预应力钢筋混凝土Y型刚构施工

预应力钢筋混凝土Y型刚构施工

罗连华

大桥工程局五公司福建350013

摘要：介绍菜园坝长江大桥预应力钢筋混凝土Y型刚构设计特点和施工方法

关键词：Y型刚构；施工支架；砼施工

1工程概况

重庆菜园坝长江大桥主桥采用预应力钢筋混凝土Y型刚构与提篮式钢箱系杆拱、钢桁梁的组合结构，主桥全长800米。主桥设六线行车道、双线城市轻轨、双侧人行道。六车道及双侧人行道设在上弦平面，双线轻轨设在主桥桁梁下弦平面的横梁上，构成双线特大公轨两用桥。

重庆菜园坝长江大桥主桥示意图：

预应力钢筋混凝土Y型刚构由前后悬臂、中横梁、前后次横梁、前后主横梁及系杆锚固件等结构组成。是与钢箱提蓝拱共同支持正交异性桥面板钢桁梁的大桥主体结构体系。这也是重庆菜园坝长江大桥主桥不同于其它系杆拱结构体系的重要特点之一刚构前悬臂为10×6～5.2×3.6m的变截面空心薄壁结构。从前悬臂顶沿中心向下15m长为实心构造。在离墩中心50m处设置了3.6×3.3m，长14.615m的系杆索锚固键及一道前次横梁。根据受力需要，前次横梁与刚构连接部设置为砼牛腿，中间段为方便施工采用钢结构撑梁。在砼牛腿上设置了桁梁支点吊索。在离墩中心32.91m处设置一道前主横梁，截面为3.6×3.3m，壁厚为50cm。主横梁设置在两墩顶部，连接主墩及两侧刚构。结构造型为六边形宝石结构，高为6m，底宽3.5m，厚70cm；顶宽7.6m，厚40cm；两侧腹板厚40cm。刚构前悬臂纵桥向倾角为37.71°（37.29°），横桥向倾角为79.38°（79.22°）。

刚构后悬臂为10×6～4×3.6m的变截面空心薄壁结构。顶、底板壁厚60cm，腹板厚50cm。从后悬臂顶沿中心向下10m长为实心构造。在离主墩中心102m处设置了3.0×1.5m后次横梁。在离墩中心68.07m处设置一道后主横梁，截面为3.6×3.3m，壁厚为50cm。刚构后悬臂纵桥向倾角为20.32°（20.91°），横桥向倾角为79.13°（79.48°）。

在边墩墩顶实心部设置了系杆索锚固结构。

2Y型刚构分段施工支架布置

预应力钢筋混凝土Y型刚构采用支架法施工。北岸主塔墩P17#墩位于河滩上，离航道远，枯水季节时可以充分利用河滩作为施工场地，洪水季节时也不会影响水上交通。便于Y构支架布置。南岸P18#墩离主航道近，前悬臂施工对航道影响较大，支架桩基础不能设在航道上，只能采用大悬臂支架进行Y构混凝土的施工。为减小洪水对支架的冲击，水中采用直径1.5米嵌岩桩和扩大基础两种形式，嵌岩桩嵌岩深度不小于5米，明挖扩大基础，尺寸为4×6×2米，支撑于基岩顶面。支架立柱为钢管桩和万能杆件的组合体。支架柱的设计位置亦考虑前、后主横梁的施工要求，承重梁亦用拆装式万能杆件拼装。前端悬臂部分长度约30米，用4根直径一米的钢管柱悬臂支撑，Y构施工至大悬臂后，应用悬挂装置将支架梁与已完成Y构连接起来，用Y构自身刚度克服部分现浇混凝土的重量，以减少现浇混凝土对大悬臂支架梁的压力，确保Y构施工安全。后悬臂要跨过滨江路，宜用大跨度支架满足Y构施工和滨江路施工及道路交通的要求。采用拆装式万能杆件支架柱作为竖向支撑，装配式军用梁作为现浇混凝土的承重结构。跨越滨江路段长度为41米，在军用梁下安装加强桁架作为加固措施。

3Y型刚构分段施工方案

Y构施工分段既要考虑结构自身的特点，如结构预应力布置，前、后主横梁位置，系杆锚固键安装、空心段和实体段重量不同及钢箱拱座的安装，还要考虑支架的受力和Y构悬臂施工的要求。如P18#墩Y构前悬臂长度73.7米，划分为长度不同的10个节段，其中最长节段长10米，最短节段1.48米；后悬臂长度109.4米，划分为长度不同的8个节段。其中最长节段长20.3米，最短节段8米。

Y构施工步骤：

（1）下部结构及墩顶异型块施工，拼装Y构支架。

（2）前后悬臂对称施工0#块，砼达到设计强度后，落下底模，底模支架前移至下一节段。

（3）对称浇筑1#节段砼，混凝土达到设计强度后，张拉预应力束。落下底模，底模支架前移至下一节段。

（4）按相同的工艺施工2#、3#节段混凝土和预应力。松开底模，底模前移至4#节段。

（5）对称浇筑4#节段混凝土和张拉预应力束，注意预留前主横梁的预应力管道和钢筋。一次浇筑完成前主横梁混凝土，待混凝土达到设计强度后张拉预应力束。

（6）对称浇筑5#节段混凝土并张拉预应力束。此时P18#墩前悬臂已进入大悬臂支架部分。按设计要求安装悬挂装置，利用Y构自身刚度承担部分待浇筑混凝土的重量。

（7）按上述工艺对称浇筑6#块混凝土并张拉预应力钢筋。后悬臂预埋后主横梁预应力管道和钢筋，并一次完成后主横梁的混凝土和预应力施工。前悬臂6#块拆除底模，悬臂浇筑7#块，后悬臂6#块底模不拆除，在支架上浇筑7#块。

（8）前、后悬臂对称浇筑7#块、8#块混凝土并张拉预应力钢筋。前悬臂拆除底模，后悬臂底模不拆，已完成Y构前、后悬臂内力平衡。边侧跨钢梁架至A6~A7时进行后次横梁施工。

（9）浇筑前悬臂9#块混凝土并张拉预应力钢筋。边侧跨钢梁架至A15时进行前次横梁钢撑安装。

（10）Y构系杆索穿束张拉，形成一个完整的受力体系。

（11）安装中跨钢箱拱拱座，浇筑前悬臂10#块混凝土并张拉预应力钢筋。

4Y构施工模板体系

Y构前、后悬臂均采用在现浇支架梁上移动施工底平台及模板体系的方法来进行每一节段的施工。移动式底平台为钢制结构，在千斤顶的拉动下可以在现浇支架上向前移动，以满足Y构各号块施工的要求。底平台的横断面为三角形，其倾角与Y构内倾角一致。两侧为侧模支架，用拼装式万能杆件拼装而成，支撑Y构腹板混凝土施工时的侧向压力。为适应Y构截面变化及侧模安装和拆除需要，侧模支架与底平台间用精轧螺纹钢筋连接，便于调整侧模支架的位置。浇筑混凝土前固定，防止侧模支架位移，拆除模板时松开。底模为钢模，外侧模板为卓良模板，模板面料为进口胶合板，内模采用拼装式组合钢模。均可在各块施工时倒用。底平台及模板支架重约120吨。牵引设备为液压千斤顶。

5Y构施工线型控制

预应力钢筋混凝土Y型刚构的线型，按Y构施工顺序分节段进行控制。线型监控工程师根据节段混凝土的浇筑数量、成型过程、预应力张拉及支架弹、塑性变形情况进行分析和计算，确定节段前端四个角点的座标，即底模立模座标和顶板角点的控制座标。支架的弹、塑性变形量根据现场实验和力学模型计算得出。现场操作过程：首先在底平台和侧模支架上测放前端四点座标，安装底模，底模下用钢支撑操垫牢固可靠；底平台与滑道间用限位座固定；侧模支架和侧模安装，调整侧模线型和前端座标，侧模和侧模支架要顶紧操实，防止现浇节段由于模板体系位移而造成线形控制失败。钢筋和预应力管道安装，内模安装；混凝土和预应力施工。拆模后应对Y构线型进行检查，并为下一个节段的线型控制提供依据。

6结束语

预应力钢筋混凝土Y型刚构是一个复杂的空间受力结构，设计跨度大，全部在支架上移动模板体系现浇混凝土，施工控制程序复杂。本文通过对Y构施工方法的描述，总结了该种结构施工的方法和特点，可为其它同类结构预应力钢筋混凝土结构的施工提供经验。

参考文献：

[1]重庆菜园坝长江大桥施工组织设计及工艺、施工图设计文件；