【摘要】本文介紹了先簡支后連續(xù)組合箱梁的設(shè)計(jì)及施工工藝，對比介紹了在南京二橋八卦洲引線兩座同時(shí)施工但施工方法并不盡完全相同的施工工藝的特點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì) 預(yù)制箱梁 預(yù)應(yīng)力張拉 安裝 體系轉(zhuǎn)換

一、南京長江第二大橋概況
南京二橋位于現(xiàn)長江大橋下游11m處，由"二橋三路"即南引線、南汊大橋、八卦洲引線、北汊大橋、北引線組成，全長21.2km。八卦洲引線起于北汊大橋南橋臺(tái)尾，由北向南先后跨越小江河、中心河、躍進(jìn)河，終于南汊大橋北橋臺(tái)尾（包括八卦洲互通立交），全長5.70577km，是"二橋三路"中里程最長、施工難度最大的引線。

二、沿線水文、地質(zhì)
八卦洲位于南京市棲霞區(qū)八卦洲鄉(xiāng)，四周被長江南北江所環(huán)繞，地貌為江心洲沖積平原，洲上江堤所圍面積41平方千米。1954年被長江特大洪水（水位8.6m，高程黃海高程）淹沒，后多次對江堤進(jìn)行加固抬高，經(jīng)受了1998年的特大洪水考驗(yàn)，堤圍內(nèi)未受長江洪水之害。目前，水利部門已在八卦洲內(nèi)按井格布局，修好大、中、小溝渠達(dá)30條之多（溝渠總長約66km），并在江堤上建成9處排澇站，以解決降雨內(nèi)游問題。經(jīng)水文分析，洲內(nèi)一百年一遇的內(nèi)澇水位為4.25m，這一水位在1998年的特大洪水中得到驗(yàn)證。
地質(zhì)詳勘結(jié)果表明，橋址處小江河地表以下18～20m為可液化破土層，中心河及躍進(jìn)河地表以下20m范圍內(nèi)廣泛分布瘀泥軟土層。中心河軟土層厚約7～13m，躍進(jìn)河軟土層厚約10～16m，其下臥基巖為泥巖，埋深在50～70m之間。

三、橋型方案的選擇
路線穿過八卦洲的主要河流有小江河、中心何、躍進(jìn)河，根據(jù)河流特性及兩岸條件擬建3座兼作兩岸被交道路的分離式立交的大橋，橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)高及長度由被交道路所需的凈高及橋頭軟土地基允許填土高度（5m）控制。
根據(jù)以上特點(diǎn)，橋型方案的選擇和橋跨布置注重與整個(gè)河流及洲內(nèi)現(xiàn)有道路環(huán)境的協(xié)調(diào)，橋梁設(shè)置后不得破壞或降低原有河渠的功能（如管水、排澇、灌溉、輸水等）和道路的標(biāo)準(zhǔn)等級。從被交道路凈空（4.5m）要求不高、河流寬度不大（一般80m左右）、水深較小以及橋梁長度較長的特點(diǎn)選擇了較為經(jīng)濟(jì)的中等跨徑（30m）進(jìn)行布孔；從不良地質(zhì)角度考慮，選擇了先簡支后連續(xù)的結(jié)構(gòu)，以消除不均勻地基沉降、跨河、跨路、對連續(xù)梁施工的影響且便于預(yù)制安裝，提高施工速度；從美觀角度考慮，選擇了上部結(jié)構(gòu)為等截面組合箱梁，簡捷輕盈的上部結(jié)構(gòu)配以簡單明快的雙柱式墩臺(tái)，合適的橋下凈空與自然環(huán)境有機(jī)融合，增加了整個(gè)沿線和區(qū)域環(huán)境的美感。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
設(shè)計(jì)荷載：汽車-超20級，掛車-120。
設(shè)計(jì)洪水頻率：l／100
地震基本烈變：7度。
橋型方案見表1。

2.上部結(jié)構(gòu)
（1）上部結(jié)構(gòu)采用多箱組合，各箱單獨(dú)預(yù)制，簡支安裝，墩頂現(xiàn)澆連續(xù)接頭的先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)體系，橫向坡度按2％設(shè)置。
（2）為方便于模板制作和外形美觀，主梁縱向外形輪廊尺及彎道內(nèi)外側(cè)預(yù)制梁長均保持不變，采用墩頂現(xiàn)澆連續(xù)接頭調(diào)整彎道內(nèi)外弧長。考慮濕接縫變寬和增加箱梁片數(shù)的方法來滿足加寬變化段寬度要求。
（3）為減輕安裝重量及增加橫向整體性，各箱梁之間橫向濕接縫，各墩頂設(shè)現(xiàn)澆橫梁，各臺(tái)頂?shù)臋M梁與箱梁同時(shí)預(yù)制。
（4）為滿足受力及鋼束布置的需要，箱梁腹板內(nèi)側(cè)在端部附近加厚，腹板內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼束除豎向彎曲外，在主梁加厚段稍有平面彎曲。
（5）本設(shè)計(jì)主梁按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A類構(gòu)件設(shè)計(jì)，上部結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算采用平面桿系有限元程序，荷載橫向分配系數(shù)采用剛接板（梁）法計(jì)算，橋面板計(jì)算按單向板計(jì)算。
3.下部結(jié)構(gòu)
下部結(jié)構(gòu)采用雙柱式橋墩，變寬段和橋臺(tái)采用三柱式，柱徑140cm，樁徑150cm，橋面橫坡由各墩柱的高度調(diào)整，不設(shè)橫系梁，橋臺(tái)內(nèi)力分析時(shí)，按先處理液化破土層、軟土地基層和填筑路基土，然后施工鉆孔灌注樁的施工順序考慮。為了減少軟弱地基中臺(tái)后填上和臺(tái)前填土產(chǎn)生的土壓力差，將錐坡臺(tái)前作3m平臺(tái)，以增加臺(tái)前土壓力，盡量保證橋臺(tái)樁樁均衡受力。

4.主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)（表2）

五、施工工藝
由于樁基礎(chǔ)施工有比較完善的施工工藝，就不再贅述。本文主要針對上部結(jié)構(gòu)分三個(gè)部分作一些闡述。
1.預(yù)制箱梁的制作
（1）預(yù)制場地的選擇
根據(jù)八卦洲的地質(zhì)特點(diǎn)及施工條件，八卦洲的建筑材料、路基填料均來自洲外，運(yùn)輸困難，兩橋頭路基均采用粉噴樁先進(jìn)行軟基處理，然后再填土預(yù)壓，預(yù)壓期360天的特點(diǎn)，路基標(biāo)段先于1997年12月開工，1998年6月中心河和躍進(jìn)河標(biāo)段進(jìn)駐工地，路標(biāo)幾乎完成了橋頭路基的填土工作。基于這一特點(diǎn)，兩施工單位利用橋頭路基作為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的預(yù)制場地。
（2）制作底座
考慮到底座要周轉(zhuǎn)多次，應(yīng)堅(jiān)固無沉陷，平整又光滑，因此在已經(jīng)平整好的路基上，底模下設(shè)10cm25號(hào)混凝土找平層，面層上設(shè)15cm厚40號(hào)混凝土面層，底摸尺寸為30.5m*1.0m。由于箱梁在施工預(yù)應(yīng)力后會(huì)產(chǎn)生上拱度，形成兩端為支點(diǎn)的簡支架，在底模兩端各2m范圍內(nèi)進(jìn)行加厚處理，厚度由15cm加厚到50cm，并設(shè)一層10*20的鋼筋網(wǎng)，為防止張拉預(yù)應(yīng)力后及存梁期引起大的上拱度，在底模上設(shè)置3.2m的下拱度，下拱度按拋物線設(shè)置。移梁時(shí)，為了使吊具不致于破壞底座，在預(yù)制梁吊點(diǎn)對應(yīng)底座預(yù)留20cm寬的槽口，槽口用鋼板墊平，便于吊裝時(shí)抽出。
（3）鋼筋綁扎
由于箱梁鋼筋直徑較小，頂、底板φ16，腹板φ12，底板鋼筋在底模上綁扎，頂板、腹板鋼筋在加工廠綁扎成片，然后再吊裝與底板鋼筋相連，以提高鋼筋綁扎的精度和效率。
（4）立模
箱梁模板包括側(cè)模、芯模和封頭模板三部分，為保證混凝土表面質(zhì)量，外模采用定型鋼模板，芯模躍進(jìn)河橋采用整體拼裝鋼模板，中心河橋開始采用木模，后改為整體拼裝鋼模板。在端部肋板6m以內(nèi)（即預(yù)應(yīng)力筋彎起部分）每隔lm安裝附著式振動(dòng)器一臺(tái)，以解決波紋管阻礙插入式振搗器不能插入的振搗難題，充分保證了混凝土的密實(shí)。
（5）混凝土的澆筑
根據(jù)混凝土的試驗(yàn)結(jié)果，配合比（重量比）水泥：砂：石子：水=1：1.320：2.146：0.291。水泥用量500kg/立方米，碎石粒徑5～25mm，坍落度8～10cm。，加入復(fù)合型外加劑，充分保證混凝土的流動(dòng)性，使初凝時(shí)間不小于6h。
中心河橋采用木芯模時(shí)，將底、腹、頂板鋼筋同時(shí)綁扎好后，混凝土從兩側(cè)腹板灌入，底板每隔3～4m預(yù)留觀察窗口，當(dāng)?shù)装寤炷翝仓脮r(shí)，觀察窗口混凝土溢出。然后逐漸將混凝土澆筑向腹板另一側(cè)推進(jìn)。此種方法的優(yōu)點(diǎn)在于澆筑時(shí)間較快，最大的缺點(diǎn)在于兩側(cè)腹板的石子不易進(jìn)入到底板，形成底板多漿少骨料而壓板又少漿的狀況，脫模后梁體腹板兩側(cè)有水波紋，澆筑質(zhì)量不十分理想。
躍進(jìn)河大橋箱梁的澆筑采用下列方法：①先澆筑底板混凝土，充分振搗密實(shí)，并整平收光。②底板一層澆完后，迅速安裝整體內(nèi)模，內(nèi)模安裝好后，再綁扎頂板鋼筋網(wǎng)。③從兩肋下料對稱澆筑，每次不大于30cm，并用插入式振搗器振搗。端部6m以內(nèi)附著式振動(dòng)器復(fù)振，頂板用平板振搗器振搗。頂板混凝土人工平整，以保證設(shè)計(jì)厚度。④為確保端部混凝土的質(zhì)量，澆筑時(shí)，末端3m左右混凝土下料應(yīng)改為從末端向中間下料，保證混凝土在距端部3m左右收口。根據(jù)現(xiàn)場施工的實(shí)際情況，采用整體式拼裝芯模，在澆筑混凝土?xí)r底板及腹板的質(zhì)量容易保證，而且梁體外觀質(zhì)量也比采用木芯模時(shí)要好。
②張拉順序 張拉順序與張拉方法有關(guān)，本工程箱梁的特點(diǎn)是腹板不厚，要求對稱均勻張拉，根據(jù)施工技術(shù)規(guī)范，采用先對稱交錯(cuò)設(shè)置千斤頂，進(jìn)行一端張拉后分別在另一端補(bǔ)拉的方法，張拉時(shí)，以控制應(yīng)力和伸長值進(jìn)行雙控。
④張拉伸長值的計(jì)算 根據(jù)鋼絞線材料試驗(yàn)結(jié)果，彈性模量取196000N／平方毫米。箱梁腹板中的預(yù)應(yīng)力鋼束為既有豎彎又有平彎的空間曲線束，應(yīng)以空間曲線的包角計(jì)算θ值，X亦應(yīng)取相應(yīng)空間曲線的弧長。由于本工程的預(yù)應(yīng)力鋼束在平彎方向的直線段較短，平彎角較小，可按平面曲線來計(jì)算。經(jīng)驗(yàn)證，其誤差很小。經(jīng)計(jì)算。中跨與邊跨相應(yīng)束號(hào)的鋼絞線伸長量基本相等。由于采用一端先拉另一端補(bǔ)足的兩端張拉方法，張拉伸長值（中跨N1鋼束）如下：

⑥張拉伸長值的控制范圍現(xiàn)場實(shí)際張拉從 0.1～1.03σk，根據(jù)施工規(guī)范要求，張拉伸長值與理論計(jì)算伸長值的誤差應(yīng)控制在±6％，因此
N1束 ΔL1=182mm 波動(dòng)171～193mm
N2束 ΔL1=183mm 波動(dòng)172～194mm
N3束 ΔL1=183mm 波動(dòng)175～194mm
根據(jù)實(shí)測結(jié)果，引伸量均在波動(dòng)范圍之內(nèi)。
（7）孔道灌漿
孔道灌漿在預(yù)應(yīng)力張拉后盡快進(jìn)行，水泥采用525普通硅酸鹽水泥。為保證必要的性能，在水泥漿內(nèi)摻帶減水和微膨脹作用的外加劑，本工程中心河大橋加入 JM系列外加劑，躍進(jìn)河大橋加入0.01％鋁粉，灌漿用的水灰比控制在0.35～0.40之內(nèi)，保證水泥漿強(qiáng)度不低于40MPa。
2.大梁安裝方法
中心河大橋共98片大梁，躍進(jìn)河大橋198片大梁，中梁自重78t，邊梁85t，于1999年4月開始安裝，8月底安裝結(jié)束。
中心河大橋由于采用雙導(dǎo)梁法安裝，這里就不詳細(xì)介紹，由于躍進(jìn)河大橋位于互通立交變寬段上，其橋面寬從33.5m變化到43.5m。使用雙層梁和跨墩間架安裝不經(jīng)濟(jì)，經(jīng)比較，采用了一種便捷的架橋設(shè)備橫移行車安裝。設(shè)計(jì)最大安裝速度為4天一孔，最大起吊能力130t。
（1）行車基本結(jié)構(gòu)
如圖1所示，行車由主桁梁、前后支點(diǎn)、吊機(jī)、移動(dòng)支架、運(yùn)梁跑車等組成。吊機(jī)由吊機(jī)臺(tái)車、卷揚(yáng)機(jī)、滑輪系組成，吊機(jī)的運(yùn)動(dòng)由裝于主橋梁上的卷揚(yáng)機(jī)完成。主桁梁是由貝雷架拼裝而成，主橋梁上鋪設(shè)吊機(jī)行走軌道，供吊機(jī)沿橋縱向運(yùn)行。前后門架作為主桁架的前后支點(diǎn)，前門架支承于待安裝孔前墩、臺(tái)帽上，后門架支承于已安裝孔箱梁上，前、后門架為可伸縮間架，保證導(dǎo)梁處于水平位置，前后門架裝有行車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，供主桁梁橫向移動(dòng)；移動(dòng)支架、運(yùn)梁跑車裝有行車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，供主橋梁縱向移動(dòng)。吊機(jī)的縱、橫向二維運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了大梁的就位。

2.行車的前進(jìn)
在橋頭路基組裝行車，行車縱向軌道鋪至第一孔臺(tái)帽位置。用預(yù)制場龍門吊一片中梁到這梁跑車上，運(yùn)梁跑車的前端點(diǎn)與主抗梁的后端點(diǎn)固接作為行車前進(jìn)時(shí)的后平衡重，其平衡力為16t。再用可移動(dòng)支架（固定平滾）頂起主桁梁中部，使行車前后支點(diǎn)懸空。至此，整個(gè)行車支承于移動(dòng)支架和運(yùn)梁跑車前端，如圖2所示。將移動(dòng)支架前端的箱梁下翼緣用葫蘆進(jìn)行X方法拉緊，以增加行走時(shí)的穩(wěn)定性。用鋼絲繩把移動(dòng)支架與運(yùn)梁跑車聯(lián)系起來，用卷揚(yáng)機(jī)將行車與箱梁一起向前牽引，直到行車前門架到達(dá)待安裝橋孔的前墩帽上，再通過墩帽上的接應(yīng)裝置將行車縱向移動(dòng)到位，同時(shí)釋放移動(dòng)支架和運(yùn)梁跑車，使行車前后支點(diǎn)直接支承于核移軌道上，如圖3所承。行車就位后，將鋪軌用的箱梁先安裝，如圖4。然后其余主梁就可以通過運(yùn)梁跑車運(yùn)至行車下實(shí)行橫移安裝（圖5）。

3.體系轉(zhuǎn)換
體系轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是臨時(shí)支座的拆除能否同步、均勻、緩慢。這就要求臨時(shí)支座在制作、安裝時(shí)就應(yīng)該首先考慮的問題。本工程臨時(shí)支座由三部分組成，下層為40cm*40cm*3cm和50號(hào)混凝土預(yù)制塊，中間為30cm*30cm*3cm的砂框，上層為砂框內(nèi)29.5cm*29.5cm*1.0cm的承重鋼板。經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果表明此臨時(shí)支座能夠承受160t的作用力，遠(yuǎn)高于其設(shè)計(jì)要求的40t作用力標(biāo)準(zhǔn)。永久性支座的高度為6.5cm，因此臨時(shí)支座高度為3cm（預(yù)制塊）＋2.5cm（砂）＋1cm（鋼板）組成，共計(jì)6.5cm。臨時(shí)支座安裝前需對砂框進(jìn)行預(yù)壓，確保砂層厚度為2.5cm。體系轉(zhuǎn)換時(shí)，只要將30cm*30cm*3.0cm的木框四周的lmm厚的角隅鐵皮拆掉，就順利完成了體系轉(zhuǎn)換。

六、結(jié)束語
（1）預(yù)制箱梁為薄壁結(jié)構(gòu)，對施工要求高，內(nèi)外模板要求采用有較大剛度和平整度的定型鋼模，才能保證外觀質(zhì)量。
（2）普通鋼筋的綁扎及預(yù)應(yīng)力管道的定位必須準(zhǔn)確，普通鋼筋在鋼筋加工廠加工成網(wǎng)片組裝，能夠提高生產(chǎn)效率。
（3）澆筑混凝土?xí)r，建議采團(tuán)配合比（重量比）水泥：砂：石子：水為 l：1.320： 2．146：0.291，水泥用量500kg／立方米，碎石粒徑5～25mm，塌落度8～10cm，并加入復(fù)合型外加劑，充分保證混凝土的流動(dòng)性和初凝時(shí)間。澆筑順序?yàn)橄鹊装澹缓蟮跹b整體芯模，迅速綁扎面層鋼筋網(wǎng)片，接著澆筑腹板、頂板，能夠保證預(yù)制箱梁連續(xù)澆筑的整體質(zhì)量。根據(jù)本工程的實(shí)踐，最快3.5h澆筑一片梁。
（4）預(yù)應(yīng)力張拉采用一端張拉、另一端補(bǔ)拉的方法，可以使張拉設(shè)備的投入節(jié)約一半兩張拉效果完全滿足設(shè)計(jì)要求。
（5）30m箱梁的安裝設(shè)備采用了三維行車，比雙導(dǎo)梁節(jié)約材料，移動(dòng)靈活，架橋速度較快。
（6）臨時(shí)支座采用了類似于砂筒的超薄本砂框，便于安裝和拆除。