摘要：本文主要介绍预应力混凝土主梁合拢施工中的支架模板施工、钢筋混凝土预应力施工，简介配重措施及锁定控制措施。
关键词：淮安大桥 主梁 合拢 控制技术
一、概述
淮安大桥（原名五河口特大桥）主梁宽38.6m，为国内同类型桥梁中最宽的预应力混凝土箱梁，其主跨合拢为全桥施工的最后一道关键工序。主跨合拢段（梁段号31），长度2m，断面结构为双边箱型式，如下图（图1）中阴影部分所示。
主跨合拢段混凝土标号为C60，单节方量为52m3，钢筋用量为12.2t。
主跨合拢段采用一副挂篮前横梁的三角桁架平台作操作平台，另一副挂篮后退到29#梁段上，并在该侧的30#梁段上设配重，整个施工过程中标高由监控控制。
二、支架模板施工方法
1、预留孔、预埋件的埋设
预留孔主要是吊架吊杆的预留孔，采用直径70mm的金属波纹管进行预留，预留孔的位置已考虑到纵向预应力的位置（图2），预埋件主要是刚性连接的预埋加筋钢板，两者均必须严格按照施工方案和设计图进行施工，保证位置准确，加固牢靠，防止错位、移动、漏浆、弯曲等。
图 2 主跨合龙段吊架预埋孔位置示意图
2、 吊架及模板系统设计
（1）吊架系统设计
设计思路： 两侧主梁，先浇注完29#块的一侧挂蓝先前移至30号块，开始30号块的施工。待30#块浇筑完砼、预应力张拉完成、斜拉索转换完、挂蓝下降后，挂蓝后退（后退的距离满足另一侧挂蓝前进至30#块）。后浇筑完29号块的一侧挂蓝前移至30#块，开始30#块施工。待这一侧浇筑完砼、预应力张拉完成、斜拉索转换完、挂蓝下降50cm后，开始主跨合龙段吊架施工。为加快施工进度，如有可能，在后浇注30#块挂蓝提起锚固后，就开始吊架施工。
图 3 主跨合拢段吊架构造示意图
设计时考虑吊架不利用挂篮作承载平台，只利用前走道板作为操作平台。操作平台距边箱底板的高度 = 40cm （挂篮结构所定） + 挂蓝下降的高度。
在两侧主梁横桥向各布置一排吊杆，吊杆离节段分段线 21.5cm ，采用直径 32mm 的精轧螺纹钢，直接吊住吊架主承重梁。主承重梁采用型钢双 I25 ，顺桥向设置；边箱底板上横桥向铺设次承重梁双 [10 作背带，共七排（图 3 ）。将原中腔标准节段中箱顶模小纵梁底模、中腹板侧模模板沿横桥向割断，顺桥向保留 2.9m ，用于主跨合龙段中腔模板。
为了减少主跨合拢段下表面模板拼缝，拟在底板双 [10 上铺设轻型大块钢模板做底模（如下图），单块轻型模板面板尺寸为 1.0 × 0.8m ， 厚 55mm ，参照普通组合钢模设置背肋。中腔模板采用原标准节模板。
图 5 主跨合拢段底模布置示意图
（2）内腔模板设计
内腔模板及支撑系统布置原则上尽可能与主梁标准段内腔模板及支撑系统保持一致。
内腔设置脚手管支撑，按纵横桥向间距为70×120cm布置；联系脚手管设置2层。竖向支撑直接支撑在[16上。如下图。
边箱内腔顶模为组合钢模，沿横桥向布置，其内层背带采用单脚手管，沿顺桥向布置，横桥向间距为60cm，外层背带为双φ48×3.5mm脚手管，横桥向布置，顺桥向间距100cm。
腹板（主纵梁）侧面模板为组合钢模，水平向布置，其竖向背带采用单脚手管30cm，外侧背带采用双脚手管顺桥布置，间距100cm。在双脚手管背带上设置对拉丝杆，对拉丝杆水平间距为100 cm，竖向间距100 cm，如下图。
底板采用组合钢模，沿横桥向布置，其内、外层背带分别采用双脚手管、[16。内层双脚手管沿顺桥向布置，横桥向间距40cm，外层[16沿横桥向布置，顺桥向间距为100cm。另外在底板上设置一排Φ20mm反拉杆，横桥向间距75cm，该排反拉杆位于合拢段中心，离两端已浇段分段缝均为1m，如下图。
图 6 主跨合拢段内腔拉杆布置图
3、吊架及模板系统受力计算
（1）计算依据
五河口大桥主梁施工图
《钢结构设计规范》（GBJ17-88）
《简明施工计算手册》（第二版） 江正荣 朱国梁 编著
《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
《钢结构》（第二版）曹平周 朱召泉 编著
初步确定的主梁内模体系图
（2）计算参数
a、钢材的弹性模量： 2.1×105 N/mm2
b、钢材的容重： 78.5 KN/m3
c、钢材的强度设计值 215 N/mm2 d、钢筋混凝土的容重：25 KN/m3
e、模板自重和施工荷载：2.0 KN/ m2
f、φ48δ3.5钢管截面特性参数：A＝4.89cm2 ，Wx＝5.08 cm3 ，Ix＝12.19cm4
g、[10截面特性参数：A＝12.74cm2 ，Wx＝39.7cm3，Ix＝198.3cm4
h、I25截面特性参数：A＝48.5cm2，Wx＝401.88cm3，Ix＝5023.54cm4
（3）主要计算项目
① 最大砼侧压力计算
② 吊架强度及挠度验算
③ 顶板竖向支撑脚手管的压杆稳定及强度验算
④ 底板反拉杆的验算
⑤ 底板背带强度及挠度验算
边箱底板为受力最大部位，以上计算项目以底板安全为主，其它部位验算从略。
（4）最大混凝土侧压力计算
根据公式(参照JTJ041-2000附录D)：
Pm=0.22γt0β1β2v1/2
Pm=γH
则：Pm=0.22γt0β1β2v1/2=0.22×25×24×1.2×1.15×0.51/2=128.8×103N/m
Pm=γH=25×2.5=70×103N/m2
根据上述两种结果侧压力取小值62.5×103N/m2
（5）吊架强度及挠度验算
①主承重梁计算模型可简化为受5个等距集中力简支梁，如图7。
②主承重梁双I25强度及挠度计算
集中力p按高度3.2m，宽2m，长度1.5m的混凝土重量及施工荷载计算得p＝49.2KN
根据公式M＝3pl/4＝89.7KNm
则：σ＝M/(2WX)＝111.6MPa<215MPa
满足强度要求。
根据公式γmax＝pl3/(48EI)＝3.5mm＜[γmax]=l/250=10mm
满足挠度要求。
（6）顶板竖向支撑脚手管的压杆稳定及强度验算
内腔支撑纵横向布置为1.2m(横)*0.7m(纵)，根据公式N=abtγ计算单根脚手管轴向压力：
N=0.7×1.2×0.6×25=12.6×103N
根据公式：N/（ψA）≤f
脚手管回转半径：i=（d外2+ d内2）1/2/4=15.78㎜
长细比λ=L/i=2.2×103/15.78=139.4（L取内腔最大高度2.2m）
查《钢结构设计规范》表5.1.2得ψ=0.349
则N/（ψA）=12.6×103/0.349×489=73.8Mpa<f＝215N/mm2
压杆稳定满足要求。
由公式：σ＝N/A＝12.6×103/489＝25.8 Mpa≤f
抗压强度满足要求
（7）底面反拉杆的验算（计算假设：按最大砼侧压力均布在底板顶面的压模上）
查简明施工计算手册，M22拉杆允许拉力为：47.9 KN
根据（4）结果Pm= 62.5 KN/m2
底板反拉杆横桥向间距取 0.75 m，顺桥向取 1.0 m。
则单根M22拉杆所能承受的最大拉力为:
N=Pm?A=62.5×0.75×1.0=46.9 KN<[P]=47.9 KN
故对拉丝杆满足要求。
（8）底板背带强度及挠度验算
底板背带跨度为1.5m计算模型简化为受均布荷载简支梁强度计算。
均布荷载q按高度3.2m，宽度0.405m的混凝土重量及施工荷载计算得p＝34.5KN/m
根据公式M＝pl2/8＝9.7KNm
则：σ＝M/(2WX)＝122MPa<215MPa
满足强度要求。
根据公式γmax＝5ql4/(384EI)＝2.73mm＜[γmax]=l/250=6mm
满足挠度要求。
三、钢筋混凝土预应力施工
1、钢筋施工
合拢段钢筋为Φ20、Φ16钢筋，搭接长度按35d考虑分别为70cm、56cm。绑扎前将保护层塑料垫块垫好，保证保护层的厚度；保证钢筋的焊接长度，焊接接头要错开；普通钢筋与预应力及锚块钢筋发生干扰时，要适当调整普通钢筋的位置，确保预应力钢筋的位置；随时监控各层次的钢筋骨架高程。
2、预应力施工
由于合拢段的特殊性，纵向预应力束很长，合拢后再穿束将会给施工带来很多困难，考虑先穿束再安装预应力管道，采取措施保护预应力管道防止漏浆。
（1）预应力束的下料与安装
A、预应力钢绞线的下料长度为：理论长度＋千斤顶长度＋锚具长度＋预留长度，按照各束预应力数量依次穿入。
B、下料时应用砂轮切割机下料，不得用气割。
C、预应力钢束在张拉前用彩条布保护，预防被污染。
D、在砼浇筑过程中，注意保护管道不被破坏，适当对预应力筋进行梭动。
E、通长预应力穿束时在两端锚座所在的箱顶都预先开了人孔，利用卷扬机协助穿束。
（2）管道的安装
A、按照设计图纸及规范要求，进行预应力管道安装。
B、采用倒U型定位筋按照各束预应力竖弯坐标及平弯坐标进行管道加固，加固过程焊接时避免对管道的破坏，随时检查，若发现问题应及时修复。
C、预埋预应力管道时注意压浆嘴的预埋，压浆嘴与波纹管的连接处用胶带缚紧缠实。
D、纵向预应力管道安装时，先根据合拢段实际距离下料并将塑料波纹管剖开，再套在已经穿好的预应力筋上，用胶带缚紧缠实防止漏浆。
（3）锚具的安装
A、安装相应各束预应力锚具，将锚具固定在相应的模板侧，注意管道与锚具的衔接，防止浇筑砼时水泥浆进入管道。
B、锚具中心位置应准确，管道部分应伸入锚具内，应注意锚具处螺旋筋的安装与加固。
C、注意压浆口及真空压浆眼罩的保护。
D、锚板要与管道垂直，确保张拉力的传递及锚具的安全。
（4）预应力筋的张拉
张拉前将现场养护的混凝土试块进行检测当强度大于设计强度85％时可以进行张拉。
张拉采用双控，以张拉力为主，实际伸长量与理论伸长量偏差控制在±6%范围内。
每束钢绞线断丝与滑丝数不能超过1根，每个断面的断丝数量不得大于该断面钢丝总数的1％。
3、混凝土施工
（1）混凝土配合比
混凝土设计强度为C60，为高性能高强度混凝土。配合比为：
（水泥﹕粉煤灰）﹕砂﹕碎石﹕水﹕外加剂=（464﹕52）﹕672﹕1051﹕172﹕6.708。
根据搅拌站的能力及泵送的要求确定混凝土工作性能为：
后场坍落度控制为20~22cm，前场坍落度控制为18~20cm，缓凝时间5~8小时。
（2）混凝土的分层及浇筑顺序和要点
布料、振捣顺序为从桥轴线向两边风嘴对称进行浇筑。混凝土的浇筑总体采用横向分层、平面分区斜坡法进行浇筑，首先浇筑底板，再浇筑斜腹板及横梁，最后浇筑顶板。
①底板浇筑：浇筑底板前要在内腔底模设置振捣孔，振捣孔直径为10cm，间距1m×1m。首先从中隔板处和边隔板处下料将底板浇筑完毕，浇完后应将振捣孔及时封闭。
②浇筑中隔板、斜腹板及横梁：保证混凝土的分层浇筑厚度，控制分层振捣厚度为30cm，振捣棒移动间距约为30cm，混凝土浇筑过程中要随时观察内模支撑的稳定性及模板变形情况。
③振捣：振捣采用φ50、φ70两种型号振捣棒，箱室内主要控制好倒角的振捣，既要确保振捣质量又不能造成翻浆，砼振捣原则：快插慢拔、表面泛浆。
④顶板浇筑及收面：泵管直接在顶板上布料，根据测量的标高控制线将标高调整至误差范围内，试验人员注意控制好顶板混凝土的泌水率，有利于收面的工作质量。在混凝土即将达到控制标高时，操作人员采用铝合金刮尺将砼面刮平整，收面作业人员要迅速搭好收面工作平台，随时观察混凝土，抓住收面的最好时间。为防止顶面混凝土表面开裂，收面后要及时覆盖。收面时要压实，必须保证表面的平整度及坡度。砼面收成毛面。
⑤砼的养护：混凝土收面结束后立即用薄膜覆盖第一层，再用土工布覆盖第二层，待砼初凝后将薄膜拿掉仅用土工布覆盖，并组织专人进行不间断地洒水养护，养护时间14d。
四、配重措施
原设计考虑将挂篮后退几个节段后再进行配重，根据现场实际情况，合拢施工需专门进行施工平台设计，配重材料需要量大，与设计及监控沟通进行设计优化，现直接用挂篮充当部分配重，同时挂篮前走道板可以作为操作平台。设计根据挂篮在主梁上的实际位置，重新进行配重设计，在两侧30＃主梁上对称进行布置。
五、锁定控制措施
中跨合拢段锁定通过劲性骨架来完成，在两侧30＃主梁上测量精确定位预埋限位板。
南北主梁30#节段均施工完成以后，进行合拢段吊架、模板、钢筋和管道安装工作，待以上项目验收合格，在浇筑砼前，将限位劲性骨架（双[40）焊接在限位板上（如图8）。
根据监控现场温度与标高控制，在夜间低温与标高满足监控要求时尽快将合拢劲性骨架焊接锁定。为保证劲性骨架施工的顺利进行，可在白天将劲性骨架一端先进行焊接，另一端根据监控现场观测结果留出两主梁受温度影响标高变化的空间。为保证劲性骨架在最短的时间内焊完，现场安排12台焊同时焊接。
合拢段砼强度达到85%劲性骨架方可拆除。拆除劲性骨架时按照设计要求的步骤与合拢段张拉同步进行。
六、结语
主跨合拢段在所有参与人员的共同努力下，采取了一系列的措施，最大限度的利用了现场的条件和材料并成功的实现了设计与监控对合拢的要求，给业主一个满意的答卷。同时希望此文能为以后施工提供一个参考。
本文作者:惠好亮(北京路桥通国际工程咨询有限公司)