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摘 要：文章介绍大跨度变截面预应力箱梁分段施工中，支架模板、混凝土浇筑以及预应力的施工技术。
关键词：支架设计;混凝土浇筑;预应力施工
中图分类号：U448.215 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0139-02
1 工程概况
石鼓山人行廊桥工程位于石鼓山东侧横跨渭河，是一座人行景观桥。全长675.23 m，共分三联，第一联与第三联为引桥部分，第二联为主桥部分。其中引桥部分第一联为5×35 m预应力混凝土连续箱梁，第三联为32.5 m预应力混凝土简支箱梁，均采用单箱单室截面，梁高为1.8 m，底板宽度为4 m，桥面宽度为6.5 m。第二联主桥部分上部为43.13+5×78.63+29.7 m变截面预应力混凝土连续箱梁根部梁高4.5m，底板厚0.65 m；跨中梁高2.0 m，底板厚0.25 m，梁高和底板均按1.8次抛物线变化。
桥梁下部结构为柱式桥墩结构，引桥部分为独柱无盖梁，主桥部分为双柱加盖梁，基础采用钻孔灌注桩，桩顶设置承台。
第二联上部结构采用C55混凝土，纵向预应力钢束采用фs15.2，钢绞线标准强度fpk=1860 MPa，箱梁竖向预应力采用JL32高强度精轧螺纹钢，标准强度930 MPa，沿腹板双肢布置。
2 主桥箱梁支架设计
设计要求仅在施工梁段设支架支撑，该段钢束张拉后，即可以拆除该段支架。但考虑到梁体的稳定性，施工中我们采取墩梁临时固结措施，该跨梁体一旦合拢，临时固结即可拆除。基于此方案，我们对支架进行设计验算。由于主桥位于拦河坝实体处，支架基础条件优良，因此我们的支架验算不包括基础承载力验算。
2.1 荷载计算
由设计图纸中箱梁各段重量可以看出，0号块最大为219.84 t，1号块次之为154.01 t，但由于0号块段位于盖梁顶处，故不需要进行支架验算，我们取1号块段处的荷载值进行支架验算。
①箱梁荷载。1号块长6.5 m，重量154.01 t，取安全系数r=1.2，以全部重量的1.2倍作用于底板上计算单位面积的压力（只考虑底板，不考虑两侧翼缘板则更加安全）。F1=1 540.1×1.2/（4×6.5）=71.08 kN/m2。
②施工荷载：取F2=2.5 kN/m2。
③振捣混凝土产生的荷载：取F3=2.0 kN/m2。
④箱梁芯模：取F4=1.5 kN/m2。
⑤竹胶板：取F5=0.1 kN/m2。
⑥方木：取F6=7.5 kN/m3。
2.2 支架受力计算
在１号块处支架排距取0.6×0.6 m，步距取1.2 m，横梁为10×10 cm的方木，跨径为0.6 m，间距为0.6 m，纵梁为10×10 cm的方木，跨径为0.6 m，中对中间距为0.2 m。碗扣支架立杆设计承载力30 kN/根。
①立杆承重计算。每根立杆承受砼和模板以及施工荷载的重量为：N1=0.6×0.6×（71.08+2.5+2.0+1.5+0.1）=27.78 kN；纵梁施加在每根立杆重量：N2=0.6×3×0.1×0.1×7.5=0.135 kN；横梁施加在每根立杆重量：N3=0.6×0.1×0.1×7.5=0.045kN；每根立杆总承重：N=N1+N2+N3=27.78+0.135+0.045=27.96 kN<30 kN。则立杆承重满足要求。
②支架稳定性验算。立杆长细比λ=L/i=1200/（0.25×■）=77。由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数φ=0.732，立杆截面积A=π×（242-20.52）=489mm2，由钢材容许应力表查得容许应力[σ]=145 MPa，则立杆轴向容许荷载[N]=[σ]×φ×A=145×0.732×489=51.9 kN>27.92 kN。所以，支架稳定性满足要求。
③构造措施。支架外围四周设剪刀撑，内部沿桥梁纵向每4排立杆搭设一排横向剪刀撑，横向剪刀撑间距不大于5 m。
3 主桥箱梁模板设计
从经济角度考虑，我们选择了竹胶板镜面板作为主桥箱梁模板。
3.1 底模组成
箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15 mm，面板尺寸为1.2 m×2.4 m，面板直接钉在纵桥向的方木上，方木间距为200 mm，所以验算模板强度采用b=200 mm平面竹胶板。
①模板的力学性能及截面几何特性。弹性模量 E=0.1×105 MPa；截面惯性矩 I=bh3/12=20×1.53/12=5.625 cm4；截面抵抗矩 W=bh2/6=20×1.52/6=7.5cm4；截面积 A=20×1.5=30 cm2；容许拉应力 [σ]=11 MPa。
②模板受力计算。取1#块段的荷载组合进行受力计算：F=F1+F2+F3+F4=71.08+2.5+2.0+1.5=77.8kN/m2，q=F×b=77.8×0.2=15.56 kN/m，跨中最大弯矩M中=（qL2）/8 =15.56×0.22/8=0.0778 kN·m，弯矩拉应力σ=M中/W=0.0778×103/7.5=10.37MPa<[σ]=11MPa，竹胶板的弯曲拉应力满足要求；挠度验算：竹胶板可看作多跨等跨连续梁，按均布载荷作用连续梁进行计算，最大挠度为f =qL4/（150EI）=（15.56×0.24×103）/（150×0.1×1011×5.625×10-8）=0.0003 m=0.3 mm，规范容许挠度[f]=L/500=200/500=
0.4 mm，则f<[f]，挠度满足要求。
综上所述，底模竹胶板受力满足要求。
3.2 外模结构
箱梁外侧模板固定在竖向100×100 mm方木上，由于主桥根部箱梁截面较高，腹板底部压力大，无法使用传统的反拉杆加斜支撑来顶紧箱梁腹板外模。为此我们采用了对拉杆，将箱梁腹板的外模与内模对拉，从而固定腹板外模，竖向方木的间距外模仍取20 cm，对拉杆直径为16 mm，间距为0.6×0.6 m，对拉杆承载力约为6 t/根，且外侧模承受的荷载小于底模，故其承载力也满足要求。箱梁翼缘板面板固定在横向50×100 mm方木上，方木间距为30 cm，箱梁腹板两侧支架升高后，将翼缘板面板顶紧。由于荷载较小，故可不进行承载力计算。 3.3 内模结构
主桥连续箱梁内模均采用方木做骨架支架，竹胶板做面板，箱梁腹板内模与腹板外模的固定方式一样用100×100 mm方木，间距0.3 m作为骨架，然后与外模对拉。内模顶板同样采用100×100 mm方木，间距0.3 m作骨架，最后用“#”字形钢管支架竖向钢管将顶板顶紧，横向钢管将腹板内模顶紧。“#”字形钢管支架纵向间距1.2m。
内模底板，除箱梁底板倒角处加盖模板外，其余2 m水平处开口设置，不封底模，这样做有利因素是：可防止内模上浮，顶板厚度偏薄；有利于底板混凝土的散料和振捣。不利因素是：底板混凝土量不宜控制，可能会导致大量混凝土从腹板涌入底板，而无法控制。
在权衡利弊之后，我们选择了这种不封底模的内模结构。
4 混凝土浇筑工艺
我们采用主梁的底板、腹板、顶板一次浇筑的施工工艺。由于主桥采用的是悬浇配束，分段施工，因此混凝土浇筑也必须是对称施工。
①混凝土制备。C55混凝土浇注采用泵车泵送，故碎石粒径不易过大，因此碎石选择了5～16 mm规格，这种规格碎石对钢筋较密的构件也较适宜；砂率控制在40%左右；水泥品种为P.O52.5R，采用高标号水泥，主要为了保证混凝土强度，同时降低水泥使用量，水泥用量为418kg/m3，水灰比为0.38。为了降低水化热，减少构件的收缩裂缝，在C55混凝土中我们掺加了粉煤灰，掺量为水泥重量的25%。从施工情况来看，在夏季6 d左右时间，同条件试块强度已经超过设计强度标准值。
②混凝土浇注、捣实。由于腹板较高，我们浇注腹板时采用分层浇注，每层厚度控制在500 mm以内。浇注底板时从箱梁腹板下料，使用插入式振动器振捣，由于是泵送混凝土，坍落度比较大，流动性大，而箱梁底板为一个倾斜面带有一定坡度，再加上底板模板为开口式，故在浇注0#、1#块时底板混凝土很容易溢流，难度较大。为此我们严格控制混凝土塌落度为180 mm，使混凝土的流动性达到便于施工程度。同时我们采取了将两个块段交替施工的办法，先给一侧块段的底板布料，然后人工使用铁耙散料；再给另一侧块段的底板布料，人工散料，这样将两个块段底板浇注时间错开，每个底板施工中都有一个时间间歇，由于时间间歇作用使混凝土的流动性将降低，底板振捣也会更易操作。
5 预应力施工
主桥预应力分为纵向预应力与竖向预应力，均为后张法施工。张拉预应力筋时，我们采用“先纵向后竖向”的原则。主桥合拢时我们则采用“先小合拢后大合拢”的原则。
①孔道留设。孔道留设为预埋金属波纹管，预埋波纹管法的优点是可以将波纹管设置成设计需要的各种形状预埋在箱梁内。缺点是波纹管一但漏浆会造成堵管，钢绞线便无法穿入，只能开仓处理。对此我们采取两种措施可防止该问题发生。第一种对于块段浇筑完成后可以张拉的T束和F束我们提前穿入钢绞线，在浇筑混凝土完成后，活动钢绞线破坏漏入波纹管内的净浆，使其无法堵住波纹管。第二种，对于合拢后才能张拉的Z束与HZ束，我们在浇筑前穿入塑料管，浇筑完成后抽出塑料管，这样可以维持孔道形状并防止净浆堵管。从最后的使用效果看金属波纹管出现的问题比较多，塑料波纹管替代金属波纹管仍是一种大趋势。
②预应力筋张拉。主桥纵向预应力钢筋采用ФS15.2钢绞线，强度标准值为1860 MPa，锚下控制应力为0.75 fpk即为1 395 MPa，最大配束为每束19根钢绞线，张拉力为371 t。为此我们选择了400 t的千斤顶。除了边跨合拢束为单端张拉外，其他钢束均为双端张拉。
③孔道灌浆。水泥浆设计强度为M40。我们采用P.O42.5水泥，掺加减水剂，膨胀剂。施工时水泥浆水灰比为0.33，稠度为15 S。为使孔道水泥浆饱满密实我们采用真空辅助压浆工艺。该工艺与以往的普通压浆工艺相比具有许多优点。普通压浆对于不光滑的孔道容易产生空洞，而真空辅助压浆则很容易填补空洞，使孔道浆饱满密实。真空辅助压浆工艺如下：首先冲洗孔道→在孔道两侧分别安装真空嘴和压浆嘴→打开真空嘴关闭压浆嘴，进行抽真空作业→待真空值为-0.08 MPa时，打开压浆嘴进行灌浆作业，灌浆压力维持在0.6 MPa左右→待真空泵管道内出现水泥浆后关闭真空泵，拆除真空嘴→封堵出浆孔，压浆机持荷1 min后封堵进浆孔。
6 结 语
悬浇配束，支架施工，在国内桥梁工程施工中，为数不多，可借鉴的经验少之又少，为此工程项目部对该工程第二联主桥的施工技术进行了一些有益的探索，积累了一些经验，对以后类似工程施工有一定借鉴作用。
参考文献：
[1] 童金虎,陈小兵.大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥设计初探.交通标准化,2005,(12).
关键词：支架设计;混凝土浇筑;预应力施工
中图分类号：U448.215 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0139-02
1 工程概况
石鼓山人行廊桥工程位于石鼓山东侧横跨渭河，是一座人行景观桥。全长675.23 m，共分三联，第一联与第三联为引桥部分，第二联为主桥部分。其中引桥部分第一联为5×35 m预应力混凝土连续箱梁，第三联为32.5 m预应力混凝土简支箱梁，均采用单箱单室截面，梁高为1.8 m，底板宽度为4 m，桥面宽度为6.5 m。第二联主桥部分上部为43.13+5×78.63+29.7 m变截面预应力混凝土连续箱梁根部梁高4.5m，底板厚0.65 m；跨中梁高2.0 m，底板厚0.25 m，梁高和底板均按1.8次抛物线变化。
桥梁下部结构为柱式桥墩结构，引桥部分为独柱无盖梁，主桥部分为双柱加盖梁，基础采用钻孔灌注桩，桩顶设置承台。
第二联上部结构采用C55混凝土，纵向预应力钢束采用фs15.2，钢绞线标准强度fpk=1860 MPa，箱梁竖向预应力采用JL32高强度精轧螺纹钢，标准强度930 MPa，沿腹板双肢布置。
2 主桥箱梁支架设计
设计要求仅在施工梁段设支架支撑，该段钢束张拉后，即可以拆除该段支架。但考虑到梁体的稳定性，施工中我们采取墩梁临时固结措施，该跨梁体一旦合拢，临时固结即可拆除。基于此方案，我们对支架进行设计验算。由于主桥位于拦河坝实体处，支架基础条件优良，因此我们的支架验算不包括基础承载力验算。
2.1 荷载计算
由设计图纸中箱梁各段重量可以看出，0号块最大为219.84 t，1号块次之为154.01 t，但由于0号块段位于盖梁顶处，故不需要进行支架验算，我们取1号块段处的荷载值进行支架验算。
①箱梁荷载。1号块长6.5 m，重量154.01 t，取安全系数r=1.2，以全部重量的1.2倍作用于底板上计算单位面积的压力（只考虑底板，不考虑两侧翼缘板则更加安全）。F1=1 540.1×1.2/（4×6.5）=71.08 kN/m2。
②施工荷载：取F2=2.5 kN/m2。
③振捣混凝土产生的荷载：取F3=2.0 kN/m2。
④箱梁芯模：取F4=1.5 kN/m2。
⑤竹胶板：取F5=0.1 kN/m2。
⑥方木：取F6=7.5 kN/m3。
2.2 支架受力计算
在１号块处支架排距取0.6×0.6 m，步距取1.2 m，横梁为10×10 cm的方木，跨径为0.6 m，间距为0.6 m，纵梁为10×10 cm的方木，跨径为0.6 m，中对中间距为0.2 m。碗扣支架立杆设计承载力30 kN/根。
①立杆承重计算。每根立杆承受砼和模板以及施工荷载的重量为：N1=0.6×0.6×（71.08+2.5+2.0+1.5+0.1）=27.78 kN；纵梁施加在每根立杆重量：N2=0.6×3×0.1×0.1×7.5=0.135 kN；横梁施加在每根立杆重量：N3=0.6×0.1×0.1×7.5=0.045kN；每根立杆总承重：N=N1+N2+N3=27.78+0.135+0.045=27.96 kN<30 kN。则立杆承重满足要求。
②支架稳定性验算。立杆长细比λ=L/i=1200/（0.25×■）=77。由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数φ=0.732，立杆截面积A=π×（242-20.52）=489mm2，由钢材容许应力表查得容许应力[σ]=145 MPa，则立杆轴向容许荷载[N]=[σ]×φ×A=145×0.732×489=51.9 kN>27.92 kN。所以，支架稳定性满足要求。
③构造措施。支架外围四周设剪刀撑，内部沿桥梁纵向每4排立杆搭设一排横向剪刀撑，横向剪刀撑间距不大于5 m。
3 主桥箱梁模板设计
从经济角度考虑，我们选择了竹胶板镜面板作为主桥箱梁模板。
3.1 底模组成
箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15 mm，面板尺寸为1.2 m×2.4 m，面板直接钉在纵桥向的方木上，方木间距为200 mm，所以验算模板强度采用b=200 mm平面竹胶板。
①模板的力学性能及截面几何特性。弹性模量 E=0.1×105 MPa；截面惯性矩 I=bh3/12=20×1.53/12=5.625 cm4；截面抵抗矩 W=bh2/6=20×1.52/6=7.5cm4；截面积 A=20×1.5=30 cm2；容许拉应力 [σ]=11 MPa。
②模板受力计算。取1#块段的荷载组合进行受力计算：F=F1+F2+F3+F4=71.08+2.5+2.0+1.5=77.8kN/m2，q=F×b=77.8×0.2=15.56 kN/m，跨中最大弯矩M中=（qL2）/8 =15.56×0.22/8=0.0778 kN·m，弯矩拉应力σ=M中/W=0.0778×103/7.5=10.37MPa<[σ]=11MPa，竹胶板的弯曲拉应力满足要求；挠度验算：竹胶板可看作多跨等跨连续梁，按均布载荷作用连续梁进行计算，最大挠度为f =qL4/（150EI）=（15.56×0.24×103）/（150×0.1×1011×5.625×10-8）=0.0003 m=0.3 mm，规范容许挠度[f]=L/500=200/500=
0.4 mm，则f<[f]，挠度满足要求。
综上所述，底模竹胶板受力满足要求。
3.2 外模结构
箱梁外侧模板固定在竖向100×100 mm方木上，由于主桥根部箱梁截面较高，腹板底部压力大，无法使用传统的反拉杆加斜支撑来顶紧箱梁腹板外模。为此我们采用了对拉杆，将箱梁腹板的外模与内模对拉，从而固定腹板外模，竖向方木的间距外模仍取20 cm，对拉杆直径为16 mm，间距为0.6×0.6 m，对拉杆承载力约为6 t/根，且外侧模承受的荷载小于底模，故其承载力也满足要求。箱梁翼缘板面板固定在横向50×100 mm方木上，方木间距为30 cm，箱梁腹板两侧支架升高后，将翼缘板面板顶紧。由于荷载较小，故可不进行承载力计算。 3.3 内模结构
主桥连续箱梁内模均采用方木做骨架支架，竹胶板做面板，箱梁腹板内模与腹板外模的固定方式一样用100×100 mm方木，间距0.3 m作为骨架，然后与外模对拉。内模顶板同样采用100×100 mm方木，间距0.3 m作骨架，最后用“#”字形钢管支架竖向钢管将顶板顶紧，横向钢管将腹板内模顶紧。“#”字形钢管支架纵向间距1.2m。
内模底板，除箱梁底板倒角处加盖模板外，其余2 m水平处开口设置，不封底模，这样做有利因素是：可防止内模上浮，顶板厚度偏薄；有利于底板混凝土的散料和振捣。不利因素是：底板混凝土量不宜控制，可能会导致大量混凝土从腹板涌入底板，而无法控制。
在权衡利弊之后，我们选择了这种不封底模的内模结构。
4 混凝土浇筑工艺
我们采用主梁的底板、腹板、顶板一次浇筑的施工工艺。由于主桥采用的是悬浇配束，分段施工，因此混凝土浇筑也必须是对称施工。
①混凝土制备。C55混凝土浇注采用泵车泵送，故碎石粒径不易过大，因此碎石选择了5～16 mm规格，这种规格碎石对钢筋较密的构件也较适宜；砂率控制在40%左右；水泥品种为P.O52.5R，采用高标号水泥，主要为了保证混凝土强度，同时降低水泥使用量，水泥用量为418kg/m3，水灰比为0.38。为了降低水化热，减少构件的收缩裂缝，在C55混凝土中我们掺加了粉煤灰，掺量为水泥重量的25%。从施工情况来看，在夏季6 d左右时间，同条件试块强度已经超过设计强度标准值。
②混凝土浇注、捣实。由于腹板较高，我们浇注腹板时采用分层浇注，每层厚度控制在500 mm以内。浇注底板时从箱梁腹板下料，使用插入式振动器振捣，由于是泵送混凝土，坍落度比较大，流动性大，而箱梁底板为一个倾斜面带有一定坡度，再加上底板模板为开口式，故在浇注0#、1#块时底板混凝土很容易溢流，难度较大。为此我们严格控制混凝土塌落度为180 mm，使混凝土的流动性达到便于施工程度。同时我们采取了将两个块段交替施工的办法，先给一侧块段的底板布料，然后人工使用铁耙散料；再给另一侧块段的底板布料，人工散料，这样将两个块段底板浇注时间错开，每个底板施工中都有一个时间间歇，由于时间间歇作用使混凝土的流动性将降低，底板振捣也会更易操作。
5 预应力施工
主桥预应力分为纵向预应力与竖向预应力，均为后张法施工。张拉预应力筋时，我们采用“先纵向后竖向”的原则。主桥合拢时我们则采用“先小合拢后大合拢”的原则。
①孔道留设。孔道留设为预埋金属波纹管，预埋波纹管法的优点是可以将波纹管设置成设计需要的各种形状预埋在箱梁内。缺点是波纹管一但漏浆会造成堵管，钢绞线便无法穿入，只能开仓处理。对此我们采取两种措施可防止该问题发生。第一种对于块段浇筑完成后可以张拉的T束和F束我们提前穿入钢绞线，在浇筑混凝土完成后，活动钢绞线破坏漏入波纹管内的净浆，使其无法堵住波纹管。第二种，对于合拢后才能张拉的Z束与HZ束，我们在浇筑前穿入塑料管，浇筑完成后抽出塑料管，这样可以维持孔道形状并防止净浆堵管。从最后的使用效果看金属波纹管出现的问题比较多，塑料波纹管替代金属波纹管仍是一种大趋势。
②预应力筋张拉。主桥纵向预应力钢筋采用ФS15.2钢绞线，强度标准值为1860 MPa，锚下控制应力为0.75 fpk即为1 395 MPa，最大配束为每束19根钢绞线，张拉力为371 t。为此我们选择了400 t的千斤顶。除了边跨合拢束为单端张拉外，其他钢束均为双端张拉。
③孔道灌浆。水泥浆设计强度为M40。我们采用P.O42.5水泥，掺加减水剂，膨胀剂。施工时水泥浆水灰比为0.33，稠度为15 S。为使孔道水泥浆饱满密实我们采用真空辅助压浆工艺。该工艺与以往的普通压浆工艺相比具有许多优点。普通压浆对于不光滑的孔道容易产生空洞，而真空辅助压浆则很容易填补空洞，使孔道浆饱满密实。真空辅助压浆工艺如下：首先冲洗孔道→在孔道两侧分别安装真空嘴和压浆嘴→打开真空嘴关闭压浆嘴，进行抽真空作业→待真空值为-0.08 MPa时，打开压浆嘴进行灌浆作业，灌浆压力维持在0.6 MPa左右→待真空泵管道内出现水泥浆后关闭真空泵，拆除真空嘴→封堵出浆孔，压浆机持荷1 min后封堵进浆孔。
6 结 语
悬浇配束，支架施工，在国内桥梁工程施工中，为数不多，可借鉴的经验少之又少，为此工程项目部对该工程第二联主桥的施工技术进行了一些有益的探索，积累了一些经验，对以后类似工程施工有一定借鉴作用。
参考文献：
[1] 童金虎,陈小兵.大跨度预应力混凝土变截面连续箱梁桥设计初探.交通标准化,2005,(12).