东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换48桥梁建设2005年增刊文章编号:10034722(2005)SO一0048-04东海大桥70nl连续箱梁合龙段施工与体系转换丁勇(中铁大桥局集团第四工程有限公司,江苏南京210031)摘要:东海大桥是我国在建的第一座跨海大桥,其远海段非通航区域采用了70m预应力混凝土箱形连续梁,对箱梁合龙段的施工与体系转换进行了总结,供同类型工程施工时参考.关键词:预应力混凝土梁;箱形梁;合

2、龙段;体系转换;桥梁施工中图分类号:U448.213;U445.4文献标识码:AConstructionofClosureSegmentsandSystemTransformationfor70?mSpanContinuousBoxGirdersofDonghaiBridgeDINGYong(The4thEngineeringCo.,Ltd.,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup,Nanjing210031,China)Abstract:DonghaiBridgeisthefirstbridgenowbeingbuiltoverseainChina.

3、OnthepartoftheBridgeoverseathatisfarfromthecoastandwherenavigationisnotrequired,the70一mspanprestressedconcretecontinuousboxgirdersareselectedforuse.Inthispaper,theconstructionoftheclosuresegmentsandsystemtransformationfortheboxgirdersissummarized,whichisexpectedtoserveasreferencetotheconstrctionofsi

4、milarworks.Keywords:prestressedconcretegirder;boxgirder;closuresegment;systemtransformation;bridgeconstructionl工程概况东海大桥跨越杭州湾北部海域,连接上海南汇区芦潮港镇与浙江嵊泗崎岖列岛的小洋山岛,是上海洋山国际深水港的重要组成部分.桥梁全长约31km,左右幅分离,单幅桥面宽15.25m,双向6车道,设计使用年限100年.大桥所处海域水深812m,潮位变化大,常年受台风,季风影响,施工环境恶劣,全年有效作业天数仅有180d,海上施工困难.为减少海上作业工作量,大桥非通航区域设计采用&

5、quot;先简支后连续"的施工方案,其中远海段非通航区域布置5×70m预应力混凝土连续箱梁,梁跨布置情况见图1.箱梁节段在预制场整孔预制,专用架梁浮吊吊装,箱梁支承在临时支座上,在墩顶合龙段现浇混凝土湿接头连接,达到强度后张拉连续预应力束,拆除临时支座,使其支承在永久支座上,实现体系转换,形成连续结构.!至堕二壁n+4湿接头n+3湿接头n+2湿接头n+l湿接头n+5号墩n+4号墩n+3号墩n+2号墩n+I号墩n号墩图l梁跨布置2合龙段混凝土湿接头施工2.1施工方案简介箱梁梁高4m,顶板宽15.25m,底板宽7.25m,跨中顶板,底板厚25cm,腹板厚40cm,近梁端处顶板,

6、底板和腹板增厚至70cm,预制箱梁节段长68m,梁端腹板张拉齿块位置突出60cm,梁重约20000kN.墩顶合龙段长2m,内部设1.2m(高)收稿日期:20050428作者简介:丁勇(1978一),男,2000年毕业于南京林业大学土木工程学院交通土建工程专业.东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换丁勇49×2.0m(宽)纵桥向进人孔,底板下设计有2.4m×1.6m×0.7m抗震挡块.梁端预埋有内支撑预埋钢板,连接钢筋和预应力孔道,预埋钢板和孔道位置分布及墩顶布置情况见图2,图3.图2墩顶横断面示意图3墩顶合龙段立面不意受海上施工条件限制,钢筋制作在岸上基地进行

7、,成型后运至海上现场绑扎.模板选用优质竹夹板,使用拉杆和吊杆固定.单个湿接头混凝土方量约60m.,由海上混凝土工作船负责供应,混凝土设计强度等级C55,采用东海大桥首次使用的高性能海工混凝土,掺加高性能海工混凝土专用掺合料,每立方米混凝土材料用量:水泥171kg,海工一型掺合料256kg,水158kg,砂705kg,石1057kg,AEA膨胀剂53kg,LEX一9H外加剂5.28kg.2.2施工工艺2.2.1施工工艺流程湿接头施工工序可分为正式支座安装调整,合龙段内支撑焊接,钢筋施工,波纹管安装,模板施工,混凝土施工等几个主要步骤,工艺流程见图4.按设计要求,内支撑焊接和混凝土浇筑应以一联中固

8、定支座所在墩为中心对称进行,+3号墩支座为固定支座,故内支撑焊接和混凝土浇筑这2道工序需按+2,+3,+4,+1的顺序进行,其余工序均可同步进行.正式支座安装及调整底模,抗震挡块模板安装抗震挡块钢筋绑扎主体钢筋绑扎,底板波纹管安装苎望窒苎IJ室苎浇筑混凝土内支撑焊接丽顶板钢筋绑扎,波纹管安装图4工艺流程2.2.2施工方法(1)正式支座安装及调整正式支座采用HFqz和LQZ型防海洋大气腐蚀球形支座,重约30kN,由于支座较重,且合龙段长度仅2m,梁端又留有预埋钢筋,空间狭小,箱梁架设后安装不便,故正式支座在箱梁架设前吊装,支座中心允许偏差5mm,支座板平面允许高差1mm.支座底板用钢楔块抄垫找平

9、,调整就位后使用位能法对支座螺栓孔及支座底板灌浆,固定支座,填充支座底板与支承垫石间的空隙.灌浆使用水泥浆,配合比为:水泥:黄砂:膨胀剂:减水剂:水一1:1:0.1:0.008:0.36,灌浆后应注意浇水养护,防止因缺水造成砂浆干裂,强度无法形成.(2)合龙段内支撑焊接箱梁合龙段设计有内支撑,由梁端预埋钢板,槽钢,缀板等几部分组成,梁端预埋钢板分布见图2,顶板位置4组(分布在腹板两侧),底板位置3组(分左,中,右布置),施工时用槽钢将2片梁梁端预埋钢板焊接相连,每隔60cm加焊缀板,以加强抗扭能力,其焊接情况见图5.内支撑对相邻的2片梁起连接固定作用,以减小因风浪,涌流冲击桥墩基础造成的梁体晃

10、动,以及梁体本身因温度变化而伸长或缩短对现浇混凝土的影响,防止新老混凝土结合面出现裂纹,确保施工质量.l缀板N图5内支撑焊接示意单位:c50桥梁建设2005年增刊按设计要求,内支撑焊接应在一天中气温最低的时段进行,陆地上每天气温最低的时段在清晨2:O05:O0,由于海上气温变化慢,最低气温时段较陆地晚约1h,经工艺试验,内支撑在每天早晨的4:306:30焊接,按照72+2,72+3,72+4,72+1的顺序进行,先焊底板后焊顶板.(3)模板施工湿接头模板选用优质竹夹板作为面板,板厚15mm,使用5CITI×8cm木方作加强肋,用槽钢作扁担,拉杆间距60cm,外套PVC管.因钢模损耗小

11、,安装简便,光洁度好,有利于保证混凝土外观质量,模板设计时曾考虑使用钢模,但考虑到模板的安装,拆卸,倒运等主要依靠人力操作,钢模过重不利于施工,故选用木模.模板由底模(含抗震挡块模板),外模,内模3部分组成:底模,根据墩顶临时支座布置情况制作,为便于安装和拆卸,由小块模板在墩顶拼装而成,其底用型钢和木方抄垫.外模,由腹板外侧模,翼缘板底模和翼缘板侧模组成,使用拉杆和吊杆固定.内模,由横桥向模板和进人孔模板组成,横桥向模板使用拉杆固定.进人孔顶模使用吊杆固定,其侧模用拉杆与腹板外侧模对拉固定.外模,进人孔模板安装情况见图6.为方便抗震挡块及底板混凝土振捣,进人孔底模暂不安装,待混凝土浇注至进人孔

12、时再封口,使用木方支撑,防止模板上浮.图6外模,进人孔模板安装示薏(4)钢筋施工,波纹管安装湿接头所用钢筋除顶板横桥向主筋为25I1级螺纹钢外,其余大多为16级螺纹钢,湿接头钢筋与预制梁预埋钢筋的连接采用钢筋剥肋滚压直螺纹连接技术.钢筋绑扎顺序:底板和抗震挡块模板安装完毕后,先绑扎抗震挡块钢筋,然后绑扎湿接头主体钢筋,再安装内模,外侧模,翼缘板底模安装完毕后绑扎桥面顶板钢筋和防撞墙基础预埋钢筋.混凝土保护层厚度除顶板和箱梁内部设计为3cm外,其余部位均为4cm.使用专门的工程塑料垫块,垫块强度与设计湿接头混凝土设计强度相同,用扎丝与主筋绑扎固定.预应力孔道使用金属波纹管成孔,波纹管安装与钢筋绑

13、扎同步进行,湿接头波纹管与预制梁波纹管的连接采用大一号的接头外套,连接长度25cm,波纹管每隔50cm焊接定位钢筋网片,当钢筋与预应力孔道发生冲突时可适当挪动,但不得随意割断.(5)混凝土浇注及养护湿接头混凝土浇注按+2,+3,+4,+1的顺序进行,为控制施工缝裂纹的产生,混凝土选在天气较好,气温较低时浇注,开始浇注与浇注完毕时的温差控制在5以内,先浇注抗震挡块,然后分层左右对称浇注,每层厚度控制在30cm以内;浇注翼缘板时要注意由外侧向腹板处浇注,防止模板沉降变形产生裂纹.混凝土振捣采用插入式振动器,由于支座处钢筋较密,顶板至底板高度达4m,振捣困难,为保证振捣质量,在支座正上方顶板处割断钢

14、筋,开一临时进人孔,浇注底板混凝土时人下去,进入模板内部振捣,待振捣完毕再将钢筋焊上.本桥采用的混凝土为高性能混凝土,和易性极好,不泌水,不怕过振,混凝土较粘稠,气泡不易振出,其特性与普通混凝土相比有较大差异,振捣时稍微振一下即感觉已振好,较难判断是否已真正振好,故应严格控制振捣时间,加强观察,防止漏振,欠振.混凝土下料时使用减速料斗,避免混凝土直接冲击波纹管,波纹管内插内撑胶管,在混凝土初凝前抽出查看,如发现胶管上粘有水泥浆则向孔道内灌人少量水,再将胶管插入来回抽动,稀释浆体,防止堵塞孔道.混凝土浇注完毕,有一定强度后即开始养护,由于采用的是C55高强度混凝土,水泥水化热高,初期收缩性大,且

15、湿接头混凝土体积较大,如不加强养护极易产生裂纹.养护采用洒水,喷淋的方法,顶板混凝土面覆盖土工布,洒水保持湿润,对于内模,腹板,底板,翼缘板等无法洒水养护的位置,采用喷雾器喷淋,使模板处于湿润状态,养护14d后拆模.3连续箱梁体系转换3.1预应力束张拉施工3.1.1预应力体系合龙段预应力束分为纵向束和横向束,孔道分布情况见图2,图3,预应力筋使用15.24低松弛钢绞线,标准强度1860MPa.纵向束分为底板束,腹板束和顶板束,除腹板束采用17一15.24钢绞线外,其余均为12一15.24钢绞线.底板束分为中梁底板束B6和边梁底板束B8两种,B6为8束,东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换

16、丁勇51B8为1O束;腹板束分为w5和W6;顶板束分为T1T7计7个编号,纵向束全部为合龙束,除B8束单端张拉外,其余均为两端张拉.横向束分为顶板横向束H1和隔墙横向束H2,H3,H4,使用3一15.24钢绞线,单端张拉.3.1.2张拉顺序先张拉纵向束,依照,2+2,2+3,+4,2+1湿接头的顺序(底板束B6,B8按照SMn+2,SMn+3,SMn+4,SMn+5,SMn+1的顺序)依次循环张拉T3,T4,2B6,2B8,W6,W5,T7,T5,T6,T1,T2,6B6,8B8(2B6,2B8指每片梁底板束中最外侧的两束,6B6,8B8指除2B6,2B8外的底板束),即最先张拉,2+2号墩顶

17、的2T3,然后张拉,2+3号墩顶的2T3,接着张拉,2+4号墩顶的2T3,最后张拉,2+1号墩顶的2T3,直至2T3张拉完毕,再依照上述顺序循环依次张拉2T4和其他纵向束.纵向束全部张拉完毕再张拉横向束,按H1,H2,H3,H4的顺序进行.在张拉负弯矩钢绞线前,应拆除支座上,下板连接螺栓,防止支座约束梁体正常运动.3.1.3预施应力张拉主要使用机具:纵向束采用YCW400B型穿心式液压千斤顶,公称拉力3956kN;横向束采用YDC240Q型千斤顶.高压电动油泵型号为ZB10/3204/800B型.安装及工作程序:安装工作锚板及夹片一安装限位板一装油顶一安装工具锚板及夹片一两端同时张拉至1O(测

18、量油缸伸长量)一利用红铅笔在钢丝上做记号(观察滑丝情况)一张拉至2OoA(测量油缸伸长量,估算09/51O的伸长量)一两端同时分段张拉至O'k一持荷2min一补泵至(测量油缸伸长量)一回零一利用卡尺测量夹片回缩量一做记号观察夹片回缩量.计算钢绞线实际伸长量,按计算伸长量的-+6(两端之和)控制,钢绞线回缩量不得大于6mm.3.2孑L道压浆与封锚张拉施工完成后,经检查签证,确认钢绞线锚固良好后切除外露多余钢绞线,钢绞线外露长度35cm;孑L道使用清水冲洗,清除孑L道内松散颗粒,高压风吹干;使用无收缩水泥砂浆将锚板及夹片,外露钢绞线全部包裹,确保封裹严密不漏浆.孑L道采用真空压浆,设计采用C40水泥浆,每立方米水泥浆材料用量:水泥1350kg(P?O42.5),膨胀剂135kg,水525kg,减水剂15kg,在压浆之前,首先采用真空泵抽吸预应力孑L道中的空气,使孑L道内的真空度达到8O以上,然后在孑L道的另一端再用压浆机