公路桥梁预应力“V”形墩施工技术

公路桥梁预应力“V”形墩施工技术

公路桥梁

预应力“V”形墩施工技术

1．公路桥梁预应力“V”形墩施工技术综述

铁四局二处桥梁工程段――――――――

2．“V”形墩壁的施工

铁四局二处桥梁工程段――――――――

3.“V”构合拢施工

铁四局二处桥梁工程段――――――――

4. “V”形墩施工模拟计算

铁四局二处桥梁工程段――――――――

南京集庆门大桥

施工技术鉴定资料之一

公路桥梁

预应力“V”形墩施工技术综述

铁道部第四工程局第二工程处

一、工程概述

南京集庆门大桥横跨外秦淮河，东接风台路，西连长虹路，桥长114M，桥宽40M，设计为三跨连续钢构，桥跨布置为32＋50＋32，钻孔灌注桩基础，桩长51.2M，桩尖入岩8.0M,，墩梁固结，梁体为单箱双室变高度双向预应力梁，双桥并列，各自成桥。

全桥设计为两墩两台，两主墩为“V”形预应力墩身，与墩座连为一体，墩座高2.3m,墩壁倾斜度40°，墩壁斜长为6.0 m，厚度为1.0 m，属于板式结构，墩壁中布有角钢劲性骨架，设置32根φ32预应力粗钢筋，其下端锚固于墩座内，上端锚固于箱梁底板上，与箱梁底板纵向预应力构成稳固的倒三角形结构。

长虹南路32里程桥中线里程10集庆门120钻孔桩全桥立面图

“V”形墩身结构外形美观，结构简洁轻巧，在风景区有着广泛的应用。另外，由于“V”形墩结构抵抗风力及曲线离心力性能较好，因此在曲线桥梁中也得到广泛的应用。但“V”形墩身结构新颖，兼有刚架和梁的性质，其施工难度较大，工序复杂，工艺要求高，在本桥“V”形墩结构施工中，主要存在两大技术难点：第一、“V”形墩墩壁属于斜向悬臂结构，其空间定位精度要求较高，且其本身不能克服自重，必须利用有限的空间，合理解决“V”形墩墩臂的支撑问题，以确保“V”形墩墩身的形成；第二、箱梁0#、1#段施工的过程是倒三角形结构形成的过程，此时“V”形墩受

竖向力性能较差，在由“V”形转变成“▽”过程中，如何保证“V”形墩墩壁根部砼不被拉裂，控制其根部砼的拉应力，是“V”构施工的关键技术，也是本课题着重阐述的问题。

二、施工方法

预应力“V”形墩桥属刚架桥系统，其施工方法与斜腿刚构类似，由两个斜腿和其顶部的主梁组成倒三角形结构，“V”腿本身为劲性预应力砼结构，但在未形成三角形结构时，其本身竖向承载力极小，其施工方法无固定模式可循，国内外几座“V”形墩桥梁（以下简称为“V”形墩）施工方法见下表：

桥 名 跨 度 连接方式 施 工 方 法 上端 下端

桂林漓江雉山大桥 67.5+95+67.5 固结 固结 劲性骨架、平衡架、满布支架

南盘江特大桥 54+2×90+54 固结 绞结 斜拉型钢鹰架平台、脚手架

泰国SNHORN桥 66+92+66 固结 固结 固定伸臂鹰架、纵移脚手架

宝鸡金陵河桥 21.5+2×30+21.5 固结 固结 预制、无支架拼装

该桥“V”形墩壁高度不高，但宽度相对较大，壁厚较小，属薄板结构，根据此特点，本桥将V形墩壁支架与箱梁0#、1#段支架合二为一，采

用与上表不同的另一种施工方法：低高度平衡支架，结合扇形鹰架悬臂的施工方法，并将分为V构施工及箱梁悬灌两个施工阶段。

1、V构施工

“V”形墩结构是全桥施工的难点亦是重点，它由2个斜腿和其顶部的主梁组成倒三角形结构（图一），V腿本身为劲性预应力砼结构，其施工方法与结构特点密切相关，根据其结构特点，将V形墩结构分为墩座、V腿和两斜腿间的主梁三部分，其施工顺序如下：

桥梁对称中心线柱底-50.0图 一

（1）、在承台上安装劲性钢骨架，绑扎墩座钢筋及墩壁底部钢筋，预埋墩壁斜向预应力筋，安装墩座模板，灌注墩座砼，对称灌注墩壁底部砼。（见下图）

承台墩座劲性骨架

（2）、安装墩壁及主梁现浇支架，接长劲性钢骨架，绑扎墩壁钢筋，安装墩壁模板、支架平衡拉杆、临时内撑杆预埋件及临时水平预应力锚板，分段对称灌注墩壁砼，保证两边墩壁的灌注高度及速度一致。（见下图）

承 台外斜腿支架平衡架支架内斜腿支架待浇墩壁主纵梁支架劲性骨架墩座

（3）、穿墩壁临时水平预应力束，待墩壁砼达到100％设计强度后，安装墩壁临时支撑杆，对张拉临时预应力束，拆除墩壁模型，给现浇支架卸载。（见下图）

墩

壁墩

壁临时预应力束临时撑杆墩 座

（4）、在现浇支架上铺设0#段主梁底板模型，绑扎0#段钢筋，安装侧模板，对称灌注主梁0#段砼。（见下图）

0#段

（5）、立主梁1#段模型、绑扎钢筋，待0#段砼达到90％设计强度后，对称灌注两端1#段砼，待1#段砼强度达到设计强度的90％后，张拉主梁纵向、横向预应力及V形墩壁内斜向预应力筋，之后拆除支架及V形墩壁临时预应力拉筋和临时支架，完成V构施工。（见下图）

0#段1 #1 #

在上述的施工方法中，未利用V腿中劲性钢骨架作为V形墩壁现浇模板的支承结构，主要是考虑墩壁为薄板结构，劲性钢骨架均为角钢组成，刚度较弱。为保证墩壁大面平整度，将墩壁施工支架与主梁现浇支架合为一体的新工艺，来减少支架拼拆工作量，缩短施工周期。同时对墩壁施加临时水平预应力，使得墩壁通过内撑、外拉形成一个稳固结构，承担自重及墩壁顶面箱梁1#段1/3的重量。支架纵梁穿过墩壁预留方孔，与墩壁互不相连，确保后续荷载仅由支架承受。两斜腿间主梁的施工是在支架上进行，分两次灌注，其大部分重量由支架承受，并传至承台上。

2、主梁悬灌施工

主梁为预应力砼单箱双室斜腹板变高度梁，梁高1.60m～2.20m,底宽10.2m～10.8m，顶宽20.0m，底板厚40～20cm，顶板厚20cm，腹板厚35～40cm。箱梁一个“T”构梁段划分为6段，0#段5.6m,1#段3.2m,2#段3.0m，3#段3.0m，4#～6#段长为4.0m，最大梁段砼重126.5t。

V构形成后，梁顶0#、1#段12m，根据箱梁结构特点及悬灌梁段长度和重量，采用三角形挂篮进行主梁的悬灌施工，挂篮由三个主桁片及平联组成，如下图：

主梁悬灌工艺流程：

挂篮前箱梁底、测模底、腹板钢底腹预应力箱梁内模内模中县、钢筋波纹

主梁悬灌完与边跨现浇段合拢，实现边跨合拢，最后完成中跨合拢。 顶板钢顶板预应砼灌检查并清砼端头模拆穿钢张拉

三、施工结论

1、V形刚构是一种联合系桥，由主梁、斜腿、墩座三者的不同类型和其相互间组合而形成具有特色的桥型，其施工方法与结构本身有着密切的关系，墩身施工的平衡架和墩身的临时水平预应力施工是其施工关键，也是桥施工的控制的重点、难点。

2、V形墩结构与一般的墩身结构不同，V形墩身形成后仍不具备足够的承载能力，为使其具备一定的承载力，给V墩壁施加临时水平预应力，预应力的大小十分关键，必须将各种施工状态模拟准确，通过模拟计算确定，有效地控制V形墩身根部砼拉应力，避免砼出现裂纹。

3、在本桥施工中，成功地运用了低高度平衡架、扇形支架、临时水平预应力施工技术，并将V形墩壁施工支架与箱梁现浇支架合二为一统筹考虑，不失为一个简洁明了的方案。它不仅减少了支架投入，而且减少了一次支架拆除和拼装的工作量，施工周期相对缩短。

4、箱梁1#段施工过程即是主梁与V形墩壁的合拢过程，为防止梁与V形墩之间发生收裂纹，在1#段箱梁砼灌注时除在砼中掺加适量的膨胀剂外，应在一天中最低温度下灌注。

四、结束语

在国内仅有的几座V形墩施工中，均采用V形墩壁内的劲性骨架和平衡架作墩壁砼的承载结构来施工墩壁，然后拆除平衡架，再拼装主梁现浇支架来施工0#、1#段。在南京集庆门大桥的施工中，运用了墩壁支架与箱梁支架合为一体、预加应力的空间刚架模板体系，在我局的桥梁施工中为首例，为我局现浇施工“V”形墩积累了宝贵的技术资料，尤其是“V”形墩临时水平预应力施工技术，填补了我局在“V”形墩身施工技术方面的空白。

因“V”形墩根部砼应力对水平预应力施加反应十分敏感，从我国现有的几座“V”形墩施工来看，有的在其根部不同程度地出现裂纹，在本

桥通过电算模拟计算分析，精确确定了水平预应力量值，使墩身根部砼拉应力控制在较小的数值范围，施工中经甲方、设计院、监理几方联合现场检查，“V”墩根部砼未出现任何裂纹，对我们采用的“V”形墩施工方案和临时水平预应力施工控制给予了高度评价，本桥已投入使用，运行良好。

执笔人: 闫子才 黄新

南京集庆门大桥施工技术鉴定资料之二

“V”形墩壁施工

铁二处桥梁工程段 预应力“V”形墩桥实属刚架桥系统，其施工方法与斜腿刚构类似，由两个斜腿和其顶部主梁组成倒三角形结构，V腿本身为劲性预应力砼结构，国内外桥梁施工“V”形墩壁的方法有的采用斜拉型钢鹰架平台及脚手架（如南盘江特大桥）；有的采用劲性骨架和平衡架（如桂林雉山漓江大桥），有的采用固定伸臂鹰架（如泰国SATHORN桥）；有的采用预制及无支架拼装（如宝鸡金陵河桥）。具体采用哪种方法与结构体系有着密切关系。

一、方案选定及优化

1、方案的选定

图 一柱底-50.0桥梁对称中心线

南京南京集庆门大桥“V”形墩墩壁结构设计有以下特点：（1）、“V”形墩墩壁高度及斜长均不大；（2）、其内设有劲性骨架，由小型角钢组成的空间刚架结构；（3）、“V”形墩壁厚度不大，但横向宽度相对较大，属板式结构，根据上述特点（1）考虑将墩壁一次整体灌注，模板采用大块整体模板，中间设置平衡架，砼对称灌注，确保支架对称变形；根据（2）采用支撑架进行墩壁施工，因为墩壁内劲性骨架较弱，若利用劲性骨架作为墩壁砼的支撑结构，易造成墩身大面积平整度不平，故考虑采用支撑在承台及墩座上的支架施工墩壁如图（二）；根据（3），由于墩壁是板式结构，支架的变形会造成墩壁大面不平，且对其根部砼不利，墩壁支撑架的刚度要大，另墩壁较薄，面荷载相对较小，故支架承载力不控制，而是刚度控制。

同时，为减轻墩壁及箱梁0#、1#段施工受水位影响，减少承台施工时及施工后的临时工程量，故将支架支撑在承台以上的墩座上，将图二的方案改进为图三的方案。