石长线长沙湘江铁路特大桥正桥合龙及体系转换.docx

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石长线长沙湘江铁路特大桥正桥合龙及体系转换

石长线长沙湘江铁路特大桥正桥

连续箱梁合拢及体系转换施工工艺

第一章总则

一、编制依据：

《铁路桥涵施工规范》（TBJ203一86），大桥工程局勘测设计院：

“湘江铁路大桥正桥”设计文件。

二、工程概况：

正桥上部结构自33#墩至24#墩为9跨一联单箱单室连续箱形梁，跨度为61.65+7×96

+61.65，共分8个“T”构，9个合拢段。

即2个边跨合拢段，7个中跨合拢段，28#墩设为固定墩，每个“T”构由0#~11#节段组成，0#节段在墩顶支架现浇，1#~11#节段采用我国首座大型造桥机悬拼施工，施工顺序由东向西逐孔悬拼逐孔合拢。

并随之进行体系转换合拢段理论长度2.6m，箱体混凝土量18.8M3，重约50t，采用500#混凝土，三向预应力。

三、施工方法简介：

因采用造桥机逐孔悬拼方案，本桥施工特点为连续梁的一端向另一端逐孔合拢及体系转换施工，又能采有连续梁常规由中间固定支座向两侧对称合拢及体系转换的施工方案，为减小全桥合拢前各种状况下墩顶在温度荷载作用下的水平力，悬臂连续梁每次体系转换均只设一座墩顶为固定支座，即31#~30#孔合拢前以32#墩为固定支座，该跨合拢后体系转换以31#墩支座为固定，直到28#~27#孔合拢全体系转换改以28#墩支座为固定支座，以后各孔合拢均不进行支座锁定。

对于28#固定墩的固定支座，在该“T”构与后方梁体合拢时，须将支座整体设偏向西41.cm，并为活动状态，当前方27#墩“T”构与后方梁体合拢后才转换为固定支座，以便控制施工过程中墩顶水平反力在墩身能承受的允许范围之内。

合拢段施工，边跨合拢段直接在直线段现浇支架上合拢。

中跨合拢采用合拢吊架施工。

见图

（一）。

合拢段新灌混凝土，因初期强度极低，按传统的合拢方法，采用在体外设置撑杆，并辅以临时张拉钢束，来克服施工过程中温度变化引起的合拢段的内力。

保证其新灌混凝土顺利达到设计强度。

在予应力钢筋混凝土连续梁施工中，合拢及体系转换是成桥的关键，其施工质量的好环，除了直接影响混凝土本身的强度外，还将影响整个结构的内力，从而影响全桥的寿命，危及桥梁的安全，必须认真对待，严肃施工纪律。

合拢段模板制作，安装；钢筋制作，混凝土灌注，养护；纵横向予应力钢绞线的张拉及竖向予应力粗筋的张拉等工作，均同本桥其它类似施工。

本工艺不再详述。

图1

合拢及体系转换施工顺序

本桥连续梁合拢分东直线段与“T”构合拢，简支（连续）悬臂梁与“T”构合拢和连续悬臂梁与西直线段合拢三种基本合拢形式，合拢及体系转换由东向西逐跨进行，直到整个连续梁形成。

顺序及支座锁定情况，见图（三）所示：

一、东边跨合拢及体系转换施工顺序：

33#墩西侧直线段现浇及32#墩“T”构1#~11#节段悬拼完毕后，即可按下列步骤进行合拢段施工：

1、调整合拢段两侧高差，使合拢段两侧主梁高差控制在2.5cm范围内。

2、安装合拢段劲性刚骨架（体外支撑）。

并将支撑一端锁死，另一端活动。

3、在直线段现浇支架顶设置合拢段施工平台，安装合拢段钢筋，预埋件等附属设施及模板等辅助结构。

4、在平均温度下，将体外支撑的另一端锁死，分阶段张拉临时束2N21+2N17，每束20t，共计80t。

5、在一天温度最低时浇筑合拢段混凝土。

6、混凝土养生，拆模。

7、当合拢段混凝土强度达到设计强度的80%时，张拉合拢段横向预应力筋及腹板蹬筋。

8、当合拢段混凝土强度达到设计强度的90%以上时，拆除合拢段体外支撑，并立即张拉合拢钢束。

随着合拢钢束张拉完毕，自行完成体系转换。

二、简支（连续）悬臂梁与“T”构合拢及体系转换顺序：

当连续悬臂梁前方墩“T”悬拼完毕后，按下列顺序合拢：

1、调整合拢段两侧高差，使合拢段两侧主梁高差控制在2.5cm范围内。

2、安装合拢段劲刚骨架（体外支撑），支撑一端锁死，另一端活动。

3、在梁顶设置合拢段吊架分配梁，将驳船上已组拼为整体的合拢段底平台及其模板用卷扬机整体提升到痊，穿好吊带，外模向外倾至最大限度。

安装合拢段钢筋，预埋件等附属设施及内模等辅助结构。

4、在平均温度下将体外支撑的另一端锁死，分阶段张拉临时束2N19+2N27束，每束65t，共计260t。

5、在一天湿度最低时浇筑合拢段混凝土。

6、常规养生混凝土，拆模。

7、当合拢段混凝土强度达到设计强度80%时，张拉合拢段横向预应力筋及腹板蹬筋。

8、凿除墩梁锚固块，待四个墩梁锚固块全部凿除后，

9、进行体系转换。

三、西边跨合拢及体系转换顺序：

当26#~25#最后一中跨合拢体系转换完后，即可进行西边跨合拢及体系转换，其顺序同东边跨之顺序，因24#墩直接设置活动支座，所以无临时锚块凿除步骤。

合拢束张拉完毕，即随之完成体系转换过程。

第二章合拢段施工

一、工艺流程

1、边跨合拢：

确定两共轭端符合规范要求

现浇支架顶设置底平台锚固横梁等辅助设施

绑扎底板钢筋，设予应力孔道

摆放底板锁定撑杆

安装内模

绑扎腹板钢筋

安装外侧模

绑扎顶板钢筋，设予应力孔道，予埋件，摆放顶板锁定撑杆等。

锁定撑杆，张拉临时束，灌注混凝土。

混凝土养身，拆模，解除锁定撑杆。

张拉全部预应力束，并复张拉临时束。

孔道压浆

撤除现浇支架。

2、中跨合拢

确定两共轭端符合规范要求。

两共轭端设置合拢吊架纵梁及横梁。

将已组拼的合拢吊架底平台及外模提升就位。

绑扎底板钢筋，设置予应力孔道。

摆放底板锁定撑杆。

绑扎腹板钢筋，调整外侧模及立内侧模。

绑扎顶板钢筋，设予应力孔道，摆放顶板撑杆。

锁定底，顶板撑杆，张拉临时束，灌注混凝土。

混凝土养身，拆模。

凿除临时支座锚固块，割除墩梁固结粗钢筋。

张拉全部予应力束，并复张拉临时束。

孔道压浆。

拆除吊架及辅助设施。

二、合拢段施工事项：

1、边跨合拢支架及其模板安装：

边跨合拢底平台及模板设置于直线段现浇支架上。

为便于合拢段施工，现浇段施工时已考虑合拢段底平台设置的纵向分配梁。

为了调整合拢线型，边跨直线段还考虑了起落顶装置，供直线段调整标高。

边跨合拢段施工，只需完善合拢段底平台，参照“501-09-42”图设置外侧模下纵向分配梁，底平台与“T”构或连续悬臂梁结构锚固梁，内外侧模等施工辅助结构即可进行主体结构施工。

该部分施工辅助结构控制重点在直线段标高调整和底平台与悬臂梁端的锚固，通过调整顶架之千斤顶控制直线段标高符合规范要求。

予张紧锚固横梁与悬臂梁端之Ⅳ级钢筋，使“T”构或连续悬臂梁结构变形与现浇支架变形协调一致。

使新灌合拢段混凝土处不发生变形突变。

保证合拢段新灌混凝土不因支架与梁部变形不致而产生开裂现象。

2、中跨合拢吊架及其模板安装

吊架底平台及其外模在水上驳船整体安装，待前方“T”构成11#节段悬拼完毕后，梁顶设置吊架纵梁及横向分配梁以及吊架底平台提升牵引系统，将底平台整体提升上桥，穿好吊带，调整底平台符合设计要求。

⑴吊架与底平台等均为栓接，所有连接螺栓应上紧上满。

安装时不得随意扩孔，钢模外倾不得超过外侧吊带范围，以便吊带安装顺利。

⑵吊带安装时要求竖直，不得倾斜过大，以免受混凝土荷载后使吊带移位，全部吊带在共轭端锁定前用横向分配梁上千斤顶收紧，并适当增加予拉力，保证在混凝土灌注受载过程中，不再增加变形或尽可能减小变形。

⑶为减少合拢施工时间，吊架底平台及其外模采用整体吊装，自重约20t，起吊时采用2×15t滑车组分四点与底平台横梁栓接，因两组横梁纵距仅2.3m，钢外模重心又高，吊点钢丝绳栓接方法应特别注意，以防倾覆。

2、予应力孔道设置

合拢段予应力孔道，亦采用波纹管制孔，除了按常规采用定位网固定其位置外，因无法采用硬塑料管衬孔，须认真将波纹管与共轭端梁体孔道对接，并进行封闭，防止漏浆事故。

合拢段混凝土灌注前，还须穿入予应力整流器进行压重，防止波纹管上浮。

混凝土灌注过程中，还应适当抽动予应力束，防止漏浆将孔道固结堵死。

3、悬臂共轭端锁定及合拢段混凝土灌注

据大桥工程局勘测设计院“9087-04-201”、“9087—04—236”图合拢体外劲性撑杆采用4组2[30c槽钢，顶板，底板各两组，两端采用高强度螺栓与11#节段之予埋连接板连接。

结合施工实际情况，因11#节段上予埋连接板设置误差和悬拼过程中各种误差积累，撑杆两端螺栓与予埋连接板很难采用螺栓联结，因而可一端采用螺栓联结，另一端采用焊接方式与予埋板联结。

焊接强度不复合低于螺栓联接强度。

由劲性撑杆承受梁体在升温过程中合拢段产生的温度胀力，对于混凝土收缩徐变及降温过程中产生的拉力由合拢临时束加以抵制。

当合拢段临时辅助结构安装及主体结构钢筋。

予应力孔道，予应力筋（束），予埋件等安装无误。

经各方检查符合灌注混凝土条件后，选定合拢期间平均温度锁定合拢共轭端悬臂梁。

合拢锁定过程，时间尽可能短，先将一端用高强度螺栓将劲性撑杆与予埋板连接，然后同时焊接各组撑杆。

随后对称张拉合拢临时束。

边跨合拢张拉80t，即2N2t+2N17每束20t。

中跨合拢张拉260t，即2N19+2N27每束65t。

气温最低时灌注合拢段混凝土。

高温季节覆盖湿润草袋，防止新灌混凝土出现裂纹。

由于合拢段施工的重要性及其受力特殊性，应选择合拢施工期间气温变化较小的天气进行合拢施工。

若日温差较大，也应在合拢期间温度最低时灌注合拢混凝土。

新灌混凝土在固结期间略呈升温趋势。

因温度升高，梁体伸长将使新灌混凝土处于受压状态。

保证合拢段新灌混凝土在固结期间处于受压状态。

不因受拉出现裂纹。

生产调度部门应严密监示气象变化情况，避免合拢期间出现大风降温天气。

因在降温过程中，梁体温度也将随之降低。

梁体长度受温度收缩缩短，导致合拢段混凝土出现拉应力，由于在此施工阶段，合拢束予应力除了临时束外，其它予应力均未加到合拢段梁体，无法阻止合拢段开裂。

因而必须严格控制施工过程中的降温天气，保证合拢段混凝土的质量。

鉴于合拢段施工的重要性和施工影响的储多因素，整个过程要求尽快完成。

一般选择深夜零时开始锁定悬臂梁共轭端，三时左右开始灌注混凝土。

因而锁定及灌注混凝土前的准备工作必须在此之前完成。

合拢段混凝土的配合比。

结合合拢段施工特点及其早期受力状态，宜选用早强混凝土，采用早强混凝土可尽早地给拢段施加予应力，完成体系转换，防止意想不到的降温天气给合拢段混凝土带来的影响。

保证施工质量，梁体混凝土采用500级，合拢段混凝土按500级配制。

混凝土养护，在高温季节应以湿润的草袋盖于顶板表面防止顶板与箱体日照温差过大，引起不均匀温差产生的裂纹。

当模板及吊架拆除后，整个箱表面及箱内必须用水浇透，箱底养护应设置专门脚手进行浇水养护，不得因浇水困难而取消养护。

浇透时间不得少于7天，一般养护时间累计不得少于14天。

在低温时节，应采取保温措施。

当气温低于5℃时，应按《冬季混凝土养护施工工艺》进行养护。

第三章体系转换

每孔合拢面混凝土灌注完毕后，解除临时支座锚固块，割除墩梁固结粗钢筋，张拉全部合拢段钢束。

随即完成体系转换，除28#墩固定支座以外，其余支座均为一次安装到位，无需进行体系调整，根据悬拼作业顺序，体系转换由东向西逐孔进行。

锚固块的凿除应对称分别解除，即先同时解除“T”构东侧，再同时解除西侧锚固块，因锚固块采用人工凿除的办法。

凿除进度应尽可能步调一致，尤其在锚固块上下脱离的瞬间，应由专人指挥，保证步调一致。

不致使上下游支座受力不匀，影响支座的使用性能。

体系转换的顺序详见第二章“图三”。

一、东边跨体系转换：

当合拢段混凝土灌注完毕，待强度达到设计强度80%，张拉合拢段横向予应力筋及腹板紧向筋，当强度达到设计强度90%时，对称张拉合拢钢束2N26、2N25、2N18、2N23、2N22每束张拉至设计张拉力。

并复张拉合拢张拉临时束2N21、2N17至设计吨位。

形成单跨悬臂钢构。

二、中间跨合拢后的体系转换：

1、32#~29#墩间各跨合拢后的体系转换：

当合拢段混凝土灌注完毕，待混凝土达到设计强度80%，张拉合拢段横向予应力筋及竖向予应力筋。

当混凝土强度达到设计强度90%时，解除“T”构临时支座锚固块，对称依次张拉2N33、4N32、2N20、2N31、2N30，及2N29~2N28钢束，每束张拉至设计吨位。

并复张拉合拢临时张拉束2N19、2N27于设计吨拉。

并进行孔道压浆作业，形成连续悬臂梁。

32#~31#墩间合拢时，应解除后方32#墩锚固块，留31#墩锚固块为固定支座。

2、29#~28#墩间合拢后的体系转换：

28#墩为全桥连续梁的固定墩，在由东向西悬拼，合拢及体系转换的过程中，固定支座因墩身允许的水平抗力限制，不能低制固定支座两侧不对称的温度内力，先必须按活动支座方式设置。

即固定支座先脱空，支点反力由临时支座锚固块承受，为更于滑动，临时支座锚固块分两次灌注，在上下分层中间设置聚四氟乙烯板及不锈钢钣，并设置锁定装置，根据工况情况放松或锁定临时支座上锚固块，使其能够滑动和固定。

考虑混凝土收缩徐变及张拉压缩因素，固定支座位置向西侧整体设偏41mm。

当合拢段混凝土灌注完毕，待强度达到设计强度80%，张拉合拢段横向予应力筋及腹板归并向筋。

混凝土达到设计强度90%后，放松28#墩临时支座锚固块的纵向约束，割除墩梁固结予应力粗钢筋，让其自由滑动。

依次对称张拉4N33、2N32、2N20、2N31、2N30、2N29~2N28钢束，每束张拉至设计吨位。

并设张拉合拢临时张拉束2N19、2N27。

随着该跨及其连续梁的形成。

未固定的正式支座位置受张拉压缩及收缩徐变作用，逐步移向墩理论中心。

然后进行前方“T”构悬拼，合拢及体系转换。

再锁定28#临时支座锚固块，锚固正式支座下摆锚固螺栓，抄实支座下摆，进行位能灌浆。

当支座下灌浆具有设计强度后，凿除28#墩临时支座锚固块，将其临时支座受力状态转换为正式固定支座受力状态。

3、28#~25#墩间各跨合拢后的体系转换：

28#墩以西各中间跨体系转换，施工方法基本同29#~31#墩中中间跨体系转换。

三、西边跨体系转换

西边跨合拢段施工完毕，合拢段新灌混凝土强度达到设计强度80%后，即可进行合拢段横向予应力筋及竖向予应力筋张拉作业。

待混凝土强度达设计强度90%时，再依次对称张拉2N26、2N25、2N24、2N18、2N23、2N22。

最后补张拉2N21、2N17至设计吨位。

拆除现浇支架，完成体系转换。

第四章质量与安全

一、各“T”构线型检查及合拢段施工质量要求：

1、全部梁段拼装完毕后，高程误差不大于25mm，中线偏差不大于15mm，相邻两墩的悬臂梁端部相对高差不大于30mm，当检查不满足上述要求时，对偏差大的悬臂梁端或直线段跨中端进行高程或平面位置调整，对于高程偏差可采用适当配压重或升降千斤顶进行调整，对于平面位置偏差可采用拉扯调整合拢口对角线的长度来解决。

无论高程调整还是平面位置中线调整，都是万不得以才采取的补救办法。

应尽可能避免出现上述误差。

因对梁体悬臂端增加外荷载必将增加梁体结构内力，直接影响桥梁的使用寿命，应谨慎处之。

2、1#~11#节段悬拼完毕之后，必须进行全面竣工测量并将整个“T”构的线型资料上报指挥部总工程师，经总工程师审核无误方能进行合拢段施工作业。

3、合拢及体系转换施工是连续梁施工最重要的环节。

影响因素多，牵涉到的技术问题广，因此必须组织层层交底，主要施工人员明确施工中各个环节的技术问题，设计意图，工艺流程，质量标准及注意事项。

4、悬臂共轭端的锁定及混凝土的灌注，必须严格根据合拢期间的气温变化情况，选定本工艺要求的合拢时间进行有关施工，不得随意进行关键控制性的工作台。

若实际情况与本工艺要求有较大出入，须报请总工程师研究解决。

5、临时支座锚固块的凿除，凿除前应对永久支座加以防护，避免混凝土残碴和粉尘侵入钢盒内，影响支座使用性能和使用寿命，当凿除接近梁体时应平凿轻击以防损伤梁体。

6、本桥施工工期紧，在我国建桥史首次采用大型造桥机作业，施工组织安排当否，直接影响到施工质量，进度与质量的关系是相辅相成的。

没有良好的质量就不可能在不合格的工项上进行下个工序施工，也就不可能提高进度。

因此，施工单位必须精心安排，严密组织，对机具设备，材料进场各个施工环节层层落实到人，并与参于人员奖金挂钩，做到奖罚分明。

7、每道工序的施工作业。

对于合拢及体系转换的全过程作业，包括温度、气象变化情况，施工技术人员应做好详细记录，认真如实填写工程表格。

二、安全注意事项

1、各级施工管理人员在抓质量，抓进度的同时还必须抓好安全。

在施工的全过程中，应贯彻落实“安全第一、预防为主”的方针，严禁冒险图省事提高进度的作业，把事故苗头及引患扼制在摇篮之中。

2、合拢作业为高空作业，施工中应按高空作业的有关规定设置安全设施。

3、施工前，施工单位总工程师应召集安质、技术、分队领导及有关职工参加的安全技术交底，并详细进行分工在施工中做到有条不紊。

4、起吊作业时应按起重作业有关规定办理。

航道跨的合拢施工，在吊架整体提升或下落时，应暂时封航或改变航道，以防危及行船安全。

5、施工中的过往通道，上下人梯应设置护栏，扶手及适当挂设安全网，施工脚手及平台必须牢靠，不得有翘头板或搭接不良的情况，使用前应经安全员检查认可，方能投入使用。

6、夜间施工作业应有足够的照明设备，工作灯应使用安全电压。

7、全体施工人员必须严格按照《铁路桥涵施工技术安全规则》有关规定进行施工。