【摘要】本文介紹了先簡支后連續組合箱梁的設計及施工工藝，對比介紹了在南京二橋八卦洲引線兩座同時施工但施工方法并不盡完全相同的施工工藝的特點。
【關鍵詞】設計 預制箱梁 預應力張拉 安裝 體系轉換

一、南京長江第二大橋概況
南京二橋位于現長江大橋下游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尾，由北向南先后跨越小江河、中心河、躍進河，終于南汊大橋北橋臺尾（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
八卦洲位于南京市棲霞區八卦洲鄉，四周被長江南北江所環繞，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，后多次對江堤進行加固抬高，經受了1998年的特大洪水考驗，堤圍內未受長江洪水之害。目前，水利部門已在八卦洲內按井格布局，修好大、中、小溝渠達30條之多（溝渠總長約66km），并在江堤上建成9處排澇站，以解決降雨內游問題。經水文分析，洲內一百年一遇的內澇水位為4.25m，這一水位在1998年的特大洪水中得到驗證。
地質詳勘結果表明，橋址處小江河地表以下18～20m為可液化破土層，中心河及躍進河地表以下20m范圍內廣泛分布瘀泥軟土層。中心河軟土層厚約7～13m，躍進河軟土層厚約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、躍進河，根據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，橋梁設計標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。
根據以上特點，橋型方案的選擇和橋跨布置注重與整個河流及洲內現有道路環境的協調，橋梁設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）和道路的標準等級。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選擇了較為經濟的中等跨徑（30m）進行布孔；從不良地質角度考慮，選擇了先簡支后連續的結構，以消除不均勻地基沉降、跨河、跨路、對連續梁施工的影響且便于預制安裝，提高施工速度；從美觀角度考慮，選擇了上部結構為等截面組合箱梁，簡捷輕盈的上部結構配以簡單明快的雙柱式墩臺，合適的橋下凈空與自然環境有機融合，增加了整個沿線和區域環境的美感。

四、結構設計
1.設計標準
設計荷載：汽車-超20級，掛車-120。
設計洪水頻率：l／100
地震基本烈變：7度。
橋型方案見表1。

2.上部結構
（1）上部結構采用多箱組合，各箱單獨預制，簡支安裝，墩頂現澆連續接頭的先簡支后連續結構體系，橫向坡度按2％設置。
（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外側預制梁長均保持不變，采用墩頂現澆連續接頭調整彎道內外弧長。考慮濕接縫變寬和增加箱梁片數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，各墩頂設現澆橫梁，各臺頂的橫梁與箱梁同時預制。
（4）為滿足受力及鋼束布置的需要，箱梁腹板內側在端部附近加厚，腹板內預應力鋼束除豎向彎曲外，在主梁加厚段稍有平面彎曲。
（5）本設計主梁按部分預應力混凝土A類構件設計，上部結構內力計算采用平面桿系有限元程序，荷載橫向分配系數采用剛接板（梁）法計算，橋面板計算按單向板計算。
3.下部結構
下部結構采用雙柱式橋墩，變寬段和橋臺采用三柱式，柱徑140cm，樁徑150cm，橋面橫坡由各墩柱的高度調整，不設橫系梁，橋臺內力分析時，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后填上和臺前填土產生的土壓力差，將錐坡臺前作3m平臺，以增加臺前土壓力，盡量保證橋臺樁樁均衡受力。

4.主要經濟技術指標（表2）

五、施工工藝
由于樁基礎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構分三個部分作一些闡述。
1.預制箱梁的制作
（1）預制場地的選擇
根據八卦洲的地質特點及施工條件，八卦洲的建筑材料、路基填料均來自洲外，運輸困難，兩橋頭路基均采用粉噴樁先進行軟基處理，然后再填土預壓，預壓期360天的特點，路基標段先于1997年12月開工，1998年6月中心河和躍進河標段進駐工地，路標幾乎完成了橋頭路基的填土工作。基于這一特點，兩施工單位利用橋頭路基作為預應力混凝土箱梁的預制場地。
（2）制作底座
考慮到底座要周轉多次，應堅固無沉陷，平整又光滑，因此在已經平整好的路基上，底模下設10cm25號混凝土找平層，面層上設15cm厚40號混凝土面層，底摸尺寸為30.5m*1.0m。由于箱梁在施工預應力后會產生上拱度，形成兩端為支點的簡支架，在底模兩端各2m范圍內進行加厚處理，厚度由15cm加厚到50cm，并設一層10*20的鋼筋網，為防止張拉預應力后及存梁期引起大的上拱度，在底模上設置3.2m的下拱度，下拱度按拋物線設置。移梁時，為了使吊具不致于破壞底座，在預制梁吊點對應底座預留20cm寬的槽口，槽口用鋼板墊平，便于吊裝時抽出。
（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
箱梁模板包括側模、芯模和封頭模板三部分，為保證混凝土表面質量，外模采用定型鋼模板，芯模躍進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（即預應力筋彎起部分）每隔lm安裝附著式振動器一臺，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。
（5）混凝土的澆筑
根據混凝土的試驗結果，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。，加入復合型外加劑，充分保證混凝土的流動性，使初凝時間不小于6h。
中心河橋采用木芯模時，將底、腹、頂板鋼筋同時綁扎好后，混凝土從兩側腹板灌入，底板每隔3～4m預留觀察窗口，當底板混凝土澆筑好時，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推進。此種方法的優點在于澆筑時間較快，最大的缺點在于兩側腹板的石子不易進入到底板，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有水波紋，澆筑質量不十分理想。
躍進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，并整平收光。②底板一層澆完后，迅速安裝整體內模，內模安裝好后，再綁扎頂板鋼筋網。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以內附著式振動器復振，頂板用平板振搗器振搗。頂板混凝土人工平整，以保證設計厚度。④為確保端部混凝土的質量，澆筑時，末端3m左右混凝土下料應改為從末端向中間下料，保證混凝土在距端部3m左右收口。根據現場施工的實際情況，采用整體式拼裝芯模，在澆筑混凝土時底板及腹板的質量容易保證，而且梁體外觀質量也比采用木芯模時要好。
②張拉順序 張拉順序與張拉方法有關，本工程箱梁的特點是腹板不厚，要求對稱均勻張拉，根據施工技術規范，采用先對稱交錯設置千斤頂，進行一端張拉后分別在另一端補拉的方法，張拉時，以控制應力和伸長值進行雙控。
④張拉伸長值的計算 根據鋼絞線材料試驗結果，彈性模量取196000N／平方毫米。箱梁腹板中的預應力鋼束為既有豎彎又有平彎的空間曲線束，應以空間曲線的包角計算θ值，X亦應取相應空間曲線的弧長。由于本工程的預應力鋼束在平彎方向的直線段較短，平彎角較小，可按平面曲線來計算。經驗證，其誤差很小。經計算。中跨與邊跨相應束號的鋼絞線伸長量基本相等。由于采用一端先拉另一端補足的兩端張拉方法，張拉伸長值（中跨N1鋼束）如下：

⑥張拉伸長值的控制范圍現場實際張拉從 0.1～1.03σk，根據施工規范要求，張拉伸長值與理論計算伸長值的誤差應控制在±6％，因此
N1束 ΔL1=182mm 波動171～193mm
N2束 ΔL1=183mm 波動172～194mm
N3束 ΔL1=183mm 波動175～194mm
根據實測結果，引伸量均在波動范圍之內。
（7）孔道灌漿
孔道灌漿在預應力張拉后盡快進行，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，保證水泥漿強度不低于40MPa。
2.大梁安裝方法
中心河大橋共98片大梁，躍進河大橋198片大梁，中梁自重78t，邊梁85t，于1999年4月開始安裝，8月底安裝結束。
中心河大橋由于采用雙導梁法安裝，這里就不詳細介紹，由于躍進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濟，經比較，采用了一種便捷的架橋設備橫移行車安裝。設計最大安裝速度為4天一孔，最大起吊能力130t。
（1）行車基本結構
如圖1所示，行車由主桁梁、前后支點、吊機、移動支架、運梁跑車等組成。吊機由吊機臺車、卷揚機、滑輪系組成，吊機的運動由裝于主橋梁上的卷揚機完成。主桁梁是由貝雷架拼裝而成，主橋梁上鋪設吊機行走軌道，供吊機沿橋縱向運行。前后門架作為主桁架的前后支點，前門架支承于待安裝孔前墩、臺帽上，后門架支承于已安裝孔箱梁上，前、后門架為可伸縮間架，保證導梁處于水平位置，前后門架裝有行車驅動機構，供主桁梁橫向移動；移動支架、運梁跑車裝有行車驅動機構，供主橋梁縱向移動。吊機的縱、橫向二維運動實現了大梁的就位。

2.行車的前進
在橋頭路基組裝行車，行車縱向軌道鋪至第一孔臺帽位置。用預制場龍門吊一片中梁到這梁跑車上，運梁跑車的前端點與主抗梁的后端點固接作為行車前進時的后平衡重，其平衡力為16t。再用可移動支架（固定平滾）頂起主桁梁中部，使行車前后支點懸空。至此，整個行車支承于移動支架和運梁跑車前端，如圖2所示。將移動支架前端的箱梁下翼緣用葫蘆進行X方法拉緊，以增加行走時的穩定性。用鋼絲繩把移動支架與運梁跑車聯系起來，用卷揚機將行車與箱梁一起向前牽引，直到行車前門架到達待安裝橋孔的前墩帽上，再通過墩帽上的接應裝置將行車縱向移動到位，同時釋放移動支架和運梁跑車，使行車前后支點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梁跑車運至行車下實行橫移安裝（圖5）。

3.體系轉換
體系轉換的關鍵是臨時支座的拆除能否同步、均勻、緩慢。這就要求臨時支座在制作、安裝時就應該首先考慮的問題。本工程臨時支座由三部分組成，下層為40cm*40cm*3cm和50號混凝土預制塊，中間為30cm*30cm*3cm的砂框，上層為砂框內29.5cm*29.5cm*1.0cm的承重鋼板。經試驗結果表明此臨時支座能夠承受160t的作用力，遠高于其設計要求的40t作用力標準。永久性支座的高度為6.5cm，因此臨時支座高度為3cm（預制塊）＋2.5cm（砂）＋1cm（鋼板）組成，共計6.5cm。臨時支座安裝前需對砂框進行預壓，確保砂層厚度為2.5cm。體系轉換時，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換。

六、結束語
（1）預制箱梁為薄壁結構，對施工要求高，內外模板要求采用有較大剛度和平整度的定型鋼模，才能保證外觀質量。
（2）普通鋼筋的綁扎及預應力管道的定位必須準確，普通鋼筋在鋼筋加工廠加工成網片組裝，能夠提高生產效率。
（3）澆筑混凝土時，建議采團配合比（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，并加入復合型外加劑，充分保證混凝土的流動性和初凝時間。澆筑順序為先底板，然后吊裝整體芯模，迅速綁扎面層鋼筋網片，接著澆筑腹板、頂板，能夠保證預制箱梁連續澆筑的整體質量。根據本工程的實踐，最快3.5h澆筑一片梁。
（4）預應力張拉采用一端張拉、另一端補拉的方法，可以使張拉設備的投入節約一半兩張拉效果完全滿足設計要求。
（5）30m箱梁的安裝設備采用了三維行車，比雙導梁節約材料，移動靈活，架橋速度較快。
（6）臨時支座采用了類似于砂筒的超薄本砂框，便于安裝和拆除。