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鉴定鉴定技术文件之五 客运专线64m双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁拼装工艺与线形控制技术
客运专线64m双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁拼装工艺与线形控制技术
1 引言
西成客专汉中汉江特大桥64m双线节段拼装预应力混凝土简支箱梁为国内首次应用在高速铁路桥梁的大跨度节段拼装简支箱梁，其跨径64m，拼装重量2626t，创客运专线简支梁跨径最大、拼装重量最重两项国内纪录，其施工架设设备SX64/2700型移动支架造桥机亦首次应用，箱梁施工节段多，预制、拼装过程施工工艺复杂，且在箱梁整体张拉过程中对梁体的下扰、上拱的控制，以及考虑后期梁体徐变，各种因素应综合考虑，可见梁体的线形控制为箱梁施工的重难点之一，需要进行系统研究，保证桥梁高标准高要求的进行施工，并总结线形控制施工技术，为今后同类型的桥梁施工提供系统借鉴。 2 工程概况
汉中汉江特大桥为新建铁路西安至成都铁路客运专线的控制性节点工程，其位于陕西省汉中市汉台区与南郑县交接处，主桥为横跨汉江所设。全桥位于直线及R=8000m的曲线上，桥长共计4908.24m，汉江主河槽采用12孔64m节段拼装简支箱梁，跨越94#～106#桥墩。
本桥64m箱梁采用在制梁场分段预制，在移动支架上整体拼装，浇筑预制梁段间湿接缝，整体张拉预应力钢束的施工方法。
一孔64m梁全长为66.3m，计算跨度为64m，梁高5.6m，梁端悬臂外伸各40cm。分为15个节段，沿桥梁中心对称布置，梁段重分别为1#段156.5t、2#段158.3t，普通段128.3t（不含锯齿块），梁段间现浇湿接缝梁段从梁端至跨中依次重40.6t、27.5t，26.3t。
图1 梁段划分示意图
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3 箱梁线形控制
对于如何保证箱梁的整体线形控制技术，其影响因素较多，主要为节段预制施工过程、移动支架拼装预压施工过程、节段拼装施工过程、预应力张拉施工过程等方面，对这几方面进行施工质量控制，保证箱梁架设后的整体线形可以满足验收标准的要求。对于加装二期荷载后期梁体的徐变可通过梁体自身的支座偏移量进行调整，后期梁体扰度的变化在预拱度预留过程中已经考虑。 3.1 节段预制施工过程
节段预制施工的高标准高质量是保证桥梁线形控制的基础，是桥梁线形控制最根本的保证，梁段的预制一定要严格控制，特别是梁模板施工，保证段结构尺寸的误差最小化无错台。节段拼装梁梁段预制采用在封闭的预制梁场工厂化施工预制，以保证梁段的结构尺寸、施工质量。通过在厂区内设置坐标控制网、提高模板拼装精度、提高预留孔洞、支座预埋螺栓埋设精度、设置中线控制点等方面进行桥梁线形控制。 3.1.1 设置坐标控制网
为了便于对梁段预制过程中模板形变、制梁台座、点位坐标等施工控制，高程控制通过厂区内的二等水准测量控制网进行控制；坐标控制在预制梁场制梁区内设置一组测量观测塔，观测塔设置在预制梁台座中线两侧，其一为基站，另一为固定后视。在制梁台座处设置固定标识，以便于对制梁台座进行沉降观测，并可方便对制梁用钢模板进行校核、对固定点位进行测设。保证各预制梁段的施工质量控制。
图2 观测塔布置示意图
3.1.2 梁段施工过程
普通节段钢筋采用在钢筋绑扎胎具利用侧模进行绑扎，并使用20t龙门吊整体吊装
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至制梁台座，拼装梁段模板。端头节段钢筋采用在制梁台座上原位绑扎，绑扎完成后进行模板拼装。
节段模板采用整体式钢模板，模板经过专业设计单位设计生产，且模板板材厚不小于6mm，使模板具有足够大的刚度，保证梁段施工过程中得变形量在允许范围内，模板进场组拼后经过验收，满足各施工梁段的结构尺寸后方可进行施工使用，减少梁段错台的出现。模板板缝使用玻璃胶进行密封，钢筋孔洞使用橡胶塞进行堵塞，防止混凝土浇筑过程中发生漏浆的现象。模板安装完毕后，安装各预留孔洞PVC管，PVC管安装过程中应严格控制各预留孔的孔位，特别是用于吊装作业的预留孔洞，制梁过程中采用吊装孔限位架来保证吊孔的垂直度及位置，以保证提升吊杆与承载面垂直受力减小后续吊装作业过程中由于梁段预留孔位偏差造成的梁段偏移。节段吊装孔分内吊装孔和外吊装孔；吊装孔采用预埋φ70mmPVC管成孔方式，并相应的在吊装孔周边增设螺旋钢筋；
箱梁架设最终都要通过支座固定在两侧桥墩上，而支座的安装位置已经由梁段预制过程中的预埋钢板固定，因此预埋钢板的埋设位置精准与否会直接影响箱梁架设位置准确性，支座预埋钢板的安设应通过全站仪在端头模板底板放样，放出钢板四边角点，安装预埋钢板，并使用支座螺栓将预埋钢板固定在制梁台座底板上，使预埋钢板不能发生移动。
3.1.3 设置中线、高程控制点位
在梁段浇筑过程中在梁段两侧端头顶板位置处放置铝合金薄板，嵌于混凝土中，待梁段拆模前，在两侧的铝合金板上使用全站仪测设出梁段中线，制出刻痕，作为中线标记点E、F，以利于后续梁段拼装中线控制。
在梁段腹板四角埋设高程控制点A、B、C、D，在拆模前进行高程测量并进行记录，以供后期梁段拼装过程中高程调整。
图3 高程控制点布置示意图
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3.2 移动支架拼装预压施工过程
移动支架拼装完成后，通过在主梁位置加载1.1倍施工最大荷载的预压荷载，以检验移动支架的承载能力和稳定性，确保箱梁现浇施工安全，消除移动支架的非弹性变形，观测结构弹性变形及各主要杆件的应力状态。通过支架结构的弹性变形规律，指导移动支架施工过程中预拱度值的设置。保证梁段架设平顺度控制。
当造桥机各部拼装完成，各部件分别进行测试能够正常运行后，方可进行造桥机预压试验。预压前将造桥机主要桁架杆件及中支腿、后支腿的表面粘贴三角形应变片，测定造桥机预压过程中，桁架杆件的应力状态，以及桁架各横截面扰度变化，保证施工过程中各施工工况造桥机的安全使用。
造桥机预压荷载为造桥机施工过程最大荷载的1.1倍，通过计算造桥机最大施工荷载为2233.22t，则其预压荷载应达到2233.22×1.1=2457t，每孔梁段悬挂完成后荷载为1857t，预应力钢绞线穿束完成后荷载可达50t，回转天车悬吊一标准梁段荷载167t，将中间13个普通节段每个施加30t水荷载，预压荷载达到2464/2233.22=1.1，满足造桥机预压要求。预压完成后，将预压荷载进行卸荷，进行正常的梁段架设施工。 3.3 节段拼装施工过程
梁段拼装架设过程为箱梁架设线形控制的重点控制阶段，梁段拼装线形控制精准度会直接影响箱梁线形平顺与否。梁段架设过程中以箱梁预拱度值设置、两侧端段安设、中间节段粗精调等几个方面进行重点控制。 3.3.1 预拱度
考虑预应力张拉后及后期徐变引起梁跨收缩，梁段在摆放时，纵向收缩量以设计梁图为准。并按照设计要求设置预拱度，二次抛物线方程公式为y=ax2+b，抛物线的开口向上。测量点为梁底板的拼缝位置，以跨中为中心，首先计算出每个节段底板湿接缝位置的挠度，预拱度的设置分两步进行，在湿接缝浇筑前的预拱度是精调梁段的依据，实测值与理论推算值误差控制在2mm内。另一部分拱度是浇筑湿接缝的过程中，由于荷载的增加，移动支架的下挠度继续增加，以达到设计预拱度的要求。同时要求同一梁段的同一端保持水平，不发生平面扭转。预设挠度观测点必须根据在预制场标识的4高程测量点（A、B、C、D)进行观测及预设。
根据桥梁设计线型，综合考虑纵坡、预设反拱、支座预偏量、湿接缝浇筑前后支架挠度变化及梁高偏差等因素，并注意高程测量点和调整点（千斤顶调整钢棒位置）位置偏差带来的数据变化，完善《调梁数据表》。
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