2019年东海大桥70m连续箱梁合龙段施工与体系转换.doc

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:1003—4722(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;合龙段;体系转换;桥梁施工
中图分类号:U448.213;U445.4文献标识码:A ConstructionofClosureSegmentsandSystemTransformation
for70??mSpanContinuousBoxGirdersofDonghaiBridge
DINGYong
(The4thEngineeringCo.,Ltd.,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup,Nanjing2 10031,China)
Abstract:DonghaiBridgeisthefirstbridgenowbeingbuiltoverseainChina.Onthepartof theBridgeoverseathatisfarfromthecoastandwherenavigationisnotrequired,the70一mspan prestressedconcretecontinuousboxgirdersareselectedforuse.Inthispaper,theconstruction oftheclosuresegmentsandsystemtransformationfortheboxgirdersissummarized,whichis expectedtoserveasreferencetotheconstrctionofsimilarworks.
Keywords:prestressedconcretegirder;boxgirder;closuresegment;systemtransforma—tion;bridgeconstruction
l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8～
12m,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"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7.25
m,跨中顶板,底板厚25cm,腹板厚40cm,近梁端
处顶板,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:2005—04—28
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,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Ⅱ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
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1 mm.支座底板用钢楔块抄垫找平,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:cⅢ
50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:O0～5: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
4:30～6:30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15 mm,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,
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:①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.②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.
③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16Ⅱ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丁勇51 B8为1O束;腹板束分为w5和W6;顶板束分为T1
～
T7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:①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.②高压电动油泵型号
为ZB10/320—4/800B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09/5～1O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3～5 cm;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以
大于0.7MPa的正压力将水泥浆压人预应力孑L道,
持压时间不少于2min.由于孑L道内只有极少的空气,很难形成气泡,同时,由于孑L道与压浆机之间的
正负压力差,大大提高了孑L道压浆的饱满度.
管道压浆完毕,张拉槽和锯齿块应及时封锚,浇
注封锚混凝土,防止锚具锈蚀.混凝土采用C40,锚
具表面设1O钢筋网片,与锚垫板焊接锚固,坍落度
8～10cm,采用5～10mm骨料,浇注后应浇水进行有效养护,以防止出现裂纹.
3.3墩顶临时支座拆除
合龙段钢绞线张拉并压浆完毕,水泥浆达设计
强度后,即可拆除墩顶临时支座(砂顶),进行体系转换.见图7,临时支座由砂顶,水平移动千斤顶,滑
动副,机座,钢垫板和橡胶缓冲垫等组成,其中水平千斤顶,滑动副和机座用于箱梁架设后精确调整箱梁位置,砂顶拆除按如下顺序进行:以固定支座所在墩为中心由远而近,先拆除和+5两边墩砂顶,
再拆除邻近的中墩,2+1和,2+4墩砂顶,拆除,2+2 墩砂顶,最后拆除+3墩砂顶.拆除时旋出砂顶下
端螺帽,砂子流出,砂顶顶心落下,正式支座开始受力,从而完成体系转换.
橡胶缓冲垫
图7临时支座结构示意
斤顶
4结语
东海大桥作为我国第一座跨海大桥,非通航孑L
段采用了先简支后连续箱梁,将大量的施工作业转移到岸上,降低了海上施工作业的风险,提高了工程质量.远海段非通航孑L5×70ITI连续箱梁合龙段自施工以来,通过不断摸索,总结了一套可行的施工工法,在跨海大桥的施工技术上总结了一定经验.。