一种桥梁施工方法及体外束装置与流程

本发明属于桥梁修建技术领域，具体涉及一种桥梁施工方法及体外束装置。

背景技术：

矮塔斜拉桥也叫部分斜拉桥，同时具备预应力混凝土斜拉桥和连续刚构桥的受力特点。预应力混凝土矮塔斜拉桥主梁高度较普通斜拉桥高，而较连续刚构桥低，矮塔斜拉桥主梁抗弯刚度一般介于普通混凝土斜拉桥与连续刚构桥之间。矮塔斜拉桥上部结构有索区节段施工过程中主要是主梁承受自重和施工荷载，斜拉索也会承受一部分荷载，主梁设计有足够大的刚度，纵向预应力也有部分安全储备。

按照矮塔斜拉桥上部结构传统的挂篮悬浇施工方法，梁段纵向预应力张拉完毕后进行斜拉索张拉，然后挂篮前移开始下一节段施工，在纵向预应力和斜拉索的作用下梁段混凝土处于受压状态，而且会有较大的压应力储备，施工过程中不用考虑混凝土受拉开裂的问题，但施工周期(每节段15天)较长。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种桥梁施工方法及体外束装置，解决了现有的矮塔斜拉桥施工周期长的问题。

本发明所采用的技术方案为：

一种桥梁施工方法，包括以下步骤：

s1：对节段的有索区和无索区进行施工；

s2：通过斜拉索滞后张拉法对有索区内节段进行施工；

s3：有索区内节段部分平行施工并实现纵向预应力的间隔设置。

与现有的桥梁施工方法相比，当纵向预应力连续设置时，因为节段的压应力储备足够大，可以直接实施斜拉索滞后张拉法，但是这样就达不到节省工期的目的了；纵向预应力设计为间隔后，在使用斜拉索滞后张拉法可以达到节省工期的目的，但是无纵向预应力节段的压应力储备不足，施工时的拉应力会使无纵向预应力节段出现裂缝，故设置了体外束装置抵抗拉应力保证无纵向预应力节段达到设计要求。

优选地，无索区内节段的施工按照以下步骤依次进行：支模、浇筑、凝固、纵向预应力张拉和斜拉索应力张拉。

优选地，所述有索区内节段的施工包括以下步骤：支模、浇筑、凝固、纵向预应力张拉、斜拉索应力张拉、体外束装置的设置和体外束装置的拆除。

优选地，所述浇筑是指混凝土的浇筑；所述凝固是指等待混凝土达到施工强度。

优选地，在所述步骤s2中，所述斜拉索滞后张拉法包括以下步骤：

s21：第n节段在纵向预应力张拉后挂篮前移进行第n+1节段的施工；

s22：第n+1节段施工的同时进行第n节段的斜拉索应力张拉；

s23：通过体外束装置连接第n节段和第n+1节段；

s24：第n+1节段跳过纵向预应力张拉直接进行斜拉索应力张拉，同时挂篮前移进行第n+2节段的施工；

s25：第n+1节段在斜拉索应力张拉后拆除体外束装置。

一种桥梁施工方法用体外束装置，包括位于节段上的预留槽结构和可拆卸设置在所述预留槽结构上的应力架结构；

相邻节段上分别设有预留槽结构，所述应力架结构的两端分别固定在对应的预留槽结构内，并实现相邻节段的连接。

通过斜拉索滞后张拉法的使用，达到了节省工期的目的，体外束装置配合斜拉索滞后张拉法使用，保证了无纵向预应力节段达到设计要求。

优选地，所述预留槽结构包括预留槽本体、预留孔、加强筋网和位于所述预留孔内的若干个预埋管，所述预留槽本体的一端的端面上设有传力板。

优选地，所述加强筋网包括若干个横筋和若干个竖筋，所述横筋与所述竖筋交错设置并成网格状。

优选地，所述传力板和所述竖筋相互平行设置。

优选地，所述应力架结构包括连接杆和位于所述连接杆端部的应力架本体，所述应力架本体包括连接杆相匹配的第一连接孔和与所述预留孔相匹配的第二连接孔。

优选地，所述应力架本体包括底板、位于所述底板上的至少两个劲板和位于所述劲板两端的端板结构；

所述端板结构包括与所述连接杆相连的张拉端板和与预留槽本体抵接的端板，所述张拉端板上设有所述第一连接孔。

优选地，所述劲板有四个并均布在所述底板上，相邻劲板之间留有三个连接槽，中间的连接槽与所述第一连接孔连通，两侧的连接槽上分别设有第二连接孔。

本发明的有益效果为：

一种桥梁施工方法及体外束装置通过采用斜拉索滞后张拉施工法，本节段斜拉索施工与下一节段的节段钢筋、模板施工平行施工，将斜拉索施工剔除出节段施工关键线路，每个节段保守估计节约2天。目前随着矮塔斜拉桥在国内的飞速发展，跨径也在逐步增大，如按主梁有索节段为15个节段计算，工期至少缩短一个月，保守经济效益预估为350万。

采用体外束装置实施斜拉索滞后张拉施工法，在确保质量、安全的前提下加快了主梁施工进度，而往往项目的关键节点均集中在特大桥，进而确保了项目工期。该工艺的实施对施工单位控制项目成本、建设单位控制招标限价、设计单位优化设计均有积极的作用，为矮塔斜拉桥的发展有促进作用。为今后的类似工程施工提供参考依据，具有良好的社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施方式，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是一种桥梁施工方法的流程图。

图2是斜拉索滞后张拉法的流程图。

图3是应力架结构的结构示意图。

图4是应力架本体的结构示意图。

图5是预留槽结构的结构示意图。

图6是预留槽结构的俯视结构示意图。

图7是体外束装置连接相邻桥段的配合示意图。

图8是纵向预应力间隔设置的受力分析图。

图中：1-预留槽结构；11-预留槽本体；12-预埋管；13-加强筋网；14-传力板；2-应力架结构；21-连接杆；22-应力架本体；23-第一连接孔；24-第二连接孔；221-底板；222-劲板；223-端板结构；223a-张拉端板；223b-端板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

如图1至图2所示，本实施例的一种桥梁施工方法，包括以下步骤：

s1：对节段的有索区和无索区进行施工；

s2：通过斜拉索滞后张拉法对有索区内节段进行施工；

s3：有索区内节段部分平行施工并实现纵向预应力的间隔设置。

现有的桥梁在施工过程中，存在工期较长的现象，举例而言，现有的矮塔斜拉桥在施工过程中，上部结构常采用挂篮悬浇施工方法，在第n节段的纵向预应力张拉完毕后进行斜拉索张拉，然后再进行第n+1节段的施工。

第n节段在纵向预应力，即节段的内应力，和斜拉索应力，即节段的外应力，均张拉后，节段处于受压状态，有较大的压应力储备，施工过程中不用考虑混凝土受拉开裂的问题，但是每个节段的施工需要大概15天的时间，单个节段施工时间长进而导致整个施工周期较长，耗费的成本增加。

为了缩减施工周期，降低生产成本，设计了本桥梁施工方法，利用挂篮悬浇施工方法中节段抗弯刚度大、压应力储备充足的特点，将有索区的节段的纵向预应力调整为不连续预应力束，间隔一个节段张拉一次，达到节省预应力钢束、节省预应力张拉时间的技术效果。

通过斜拉索滞后张拉法的应用，在当前节段纵向预应力张拉完成后，挂篮前移进行下一个节段的施工，在当前节段进行斜拉索应力张拉的同时进行下一个节段的施工，将流水式施工改为部分平行施工，每个节段的施工时间保守估计节约2天，有效缩短了单个节段的施工周期，达到了整个施工周期的缩减的目的，也保证了生产成本的下降。

通过体外束装置的设置提供体外应力，配合上节段自身的体内应力，使得节段的预应力数值可控、可调整，保证了斜拉索滞后张拉法的实现，同时体外束装置的安装、施工和拆除方便，节约了体外束装置的设置时间；体外束装置还具有投入低，周转率高的特点，可以用于不同无纵向预应力节段的使用。

节段的施工质量可控，同时通过斜拉索滞后张拉法的运用缩减了施工周期，达到了又快又好的技术效果。

通过斜拉索滞后张拉法的应用，使得斜拉索施工与节段钢筋、模板施工平行施工，对施工单位控制成本，建设单位控制限价，设计单位优化设计都有着积极的效果。

现在结合本桥梁施工方法的具体实施方式对本桥梁施工方法进行说明，其中，对于无纵向预应力的节段，利用矮塔斜拉桥的节段刚度大、已张拉斜拉索能够承受部分载荷的结构特点，在滞后张拉斜拉索的情况下，采用体外束装置来抵消挂篮前移所带来的拉应力，避免节段在拉应力作用下的出现裂缝，影响到桥梁的使用寿命，具体来说，主要是抵消无纵向预应力节段自重产生的拉应力、该节节段钢筋提供的拉应力、挂篮自重产生的拉应力和下一节段钢筋自重产生的拉应力，使得无纵向预应力的节段成桥索力、线型等均符合设计及规范要求。

对于无索区的施工，依旧采取现有的挂篮悬浇施工方法进行节段的施工。

对于有索区的施工，在挂篮悬浇实施方法的基础上，采用斜拉索滞后张拉法对有索区内节段进行施工，实现有索区内节段纵向预应力的间隔设置。

下面，结合本桥梁施工方法的具体步骤对各个步骤进行说明。

在本公开提供的具体实施方式中，作为一种选择，无索区内节段的施工按照以下步骤依次进行：支模、浇筑、凝固、纵向预应力张拉和斜拉索应力张拉。

现在结合无索区内节段的施工介绍挂篮悬浇施工方法，其中，对于支模步骤，主要包括了模板安装和钢筋绑扎，进而为混凝土的浇筑提高了承载空间和节段的大致外形。

浇筑步骤和凝固步骤都是对于混凝土的施工，具体来说，浇筑步骤中混凝土本浇筑在支模上，凝固步骤是等待混凝土凝固至混凝土的强度达到下一步施工的要求。

纵向预应力张拉和斜拉索应力张拉的依次施加使得节段获得足够的压应力储备，使得节段受力安全可靠。

在本公开提供的具体实施方式中，作为一种选择，所述有索区内节段的施工包括以下步骤：支模、浇筑、凝固、纵向预应力张拉、斜拉索应力张拉、体外束装置的设置和体外束装置的拆除。

现在对有索区内节段的施工介绍斜拉索滞后张拉法所包括的步骤进行说明，由于有索区内节段分为两种，即有纵向预应力节段和无纵向预应力节段，二者在施工步骤上的区别在于无纵向预应力节段不进行纵向预应力张拉，进而使得有索区内节段上的纵向预应力间隔设置。

同时，有索区内节段是部分平行施工，无纵向预应力节段在施工的同时进行下一个有纵向预应力节段的施工，由于无纵向预应力节段内无纵向预应力，下一个有纵向预应力节段施工过程中所带来的作用力，即无纵向预应力节段自重产生的拉应力、该节节段钢筋提供的拉应力、挂篮自重产生的拉应力和下一节段钢筋自重产生的拉应力，这些作用力作用在无纵向预应力节段上容易使得无纵向预应力节段出现裂缝，导致无纵向预应力节段需要施加纵向预应力。

故在下一个有纵向预应力节段施工前，通过体外束装置连接无纵向预应力节段和上一个有纵向预应力节段，进而通过体外束装置抵消下一个有纵向预应力节段施工过程中作用力对无纵向预应力节段的作用，保证无纵向预应力节段成桥索力、线型等均符合设计及规范要求。

在本公开提供的具体实施方式中，作为一种选择，所述浇筑是指混凝土的浇筑；所述凝固是指等待混凝土达到施工强度。浇筑和凝固已经在无索区节段的施工中进行了说明，在此不再赘述。

在本公开提供的具体实施方式中，作为一种选择，在所述步骤s2中，所述斜拉索滞后张拉法包括以下步骤：

s21：第n节段在纵向预应力张拉后挂篮前移进行第n+1节段的施工；

s22：第n+1节段施工的同时进行第n节段的斜拉索应力张拉；

s23：通过体外束装置连接第n节段和第n+1节段；

s24：第n+1节段跳过纵向预应力张拉直接进行斜拉索应力张拉，同时挂篮前移进行第n+2节段的施工；

s25：第n+1节段在斜拉索应力张拉后拆除体外束装置。

现在结合斜拉索滞后张拉法的具体步骤对斜拉索滞后张拉法进行说明，其中，第n节段纵向预应力施工完毕后，挂篮前移施工第n+1节段并同步进行第n节段斜拉索施工，第n+1节段混凝土在第n节段斜拉索施工完毕后进行；第n+1节段混凝土强度达到后，安装体外束装置将第n节段、第n+1节段临时锚固，然后挂篮前移施工第n+2节段并同步进行第n+1节段斜拉索施工，第n+1节段斜拉索施工完毕后解除临时体外预应力，第n+2节段混凝土在n+1节段斜拉索施工完毕后进行。

结合附图8，对节段的纵向预应力进行优化，无索区内均设置了纵向预应力，有索区内节段的纵向预应力为不连续预应力，间隔一个节段张拉一次。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，对体外束装置的具体结构进行补充。

如图1至图8所示，本实施例的一种桥梁施工方法用体外束装置，包括位于节段上的预留槽结构1和可拆卸设置在所述预留槽结构1上的应力架结构2；

相邻节段上分别设有预留槽结构1，所述应力架结构2的两端分别固定在对应的预留槽结构1内，并实现相邻节段的连接。

斜拉索滞后张拉法使用时，为了避免无纵向预应力节段在拉应力作用下产生形变等缺陷，设置了本体外束装置以抵消拉应力，现在结合外宿装置的具体结构对体外束装置的使用进行说明，其中，有索区内节段进行施工的同时，在节段上设置预留槽结构1，在需要进行体外束装置的安装时，将应力架结构2固定在预留槽结构1内，进而连接相邻节段。

举例而言，第n节段和第n+2节段均为有纵向预应力节段，第n+1节段为无纵向预应力节段。

第n节段在浇筑时同时预设了预留槽结构1，第n节段纵向预应力施工完毕后，挂篮前移施工第n+1节段并同步进行第n节段斜拉索施工，第n+1节段混凝土在第n节段斜拉索施工完毕后进行浇筑，第n+1节段在浇筑时同时也预设了预留槽结构1；第n+1节段混凝土强度达到后，安装应力架结构2将第n节段、第n+1节段临时锚固，然后挂篮前移施工第n+2节段并同步进行第n+1节段斜拉索施工，第n+1节段斜拉索施工完毕后解除临时体外预应力，第n+2节段混凝土在第n+1节段斜拉索施工完毕后进行。

挂篮前移后、斜拉索施工完毕前，体外索力值应根据体内应力元件实测数据实时调整。根据计算工况，体外索在斜拉索施工完毕后即解除。

因体外索力值未考虑第n+1节段的混凝土自重，第n+1节段的混凝土浇筑应在第n节段斜拉索施工完毕后进行。

同时，采用体外束装置实施斜拉索滞后张拉法前应与设计、监控单位沟通，确保成桥线型及索力。

本体外束装置的设置保证了有索区内纵向预应力的间隔设置，保证了斜拉索滞后张拉法的实现，避免了无纵向预应力节段的出现裂缝，保证了节段质量符合设计及规范要求。

下面结合本体外束装置各个组成部分的具体结构对体外束装置的使用进行说明。

在本公开提供的具体实施方式中，所述预留槽结构1可以构造为任意合适的结构。作为一种选择，所述预留槽结构1包括预留槽本体11、预留孔、加强筋网13和位于所述预留孔内的若干个预埋管12，所述预留槽本体11的一端的端面上设有传力板14。

现在结合预留槽结构1的具体结构对预留槽结构1的使用进行说明，其中，预留槽本体11用于应力架结构2的放置，预留孔用于应力架结构2在预留槽本体11内的固定，加强筋网13的设置则保证了预留槽结构1的承力能力，进而有效抵消拉应力。

同时，结合节段的具体结构，对预留槽结构1的设置还有要求，具体而言，因为节段的传力板14厚度较薄，预留槽结构1，即体外索锚固点，宜选择在靠近腹板、横隔板处，此两处混凝土较厚便于应力的传递。

预埋槽本体的尺寸略大于反力架本体以便于反力架本体的安拆，横桥向、顺桥向均留有间隙。

控制预留槽本体11、预埋管12的预埋精度，预留槽本体11的底部应浇筑平整，预埋管12应预埋竖直确保反力架本体与节段的顶板的竖向锁定。

预留槽本体11的端部与反力架本体的接触面设置传力板14，以避免预留槽本体11的端部混凝土不平整导致混凝土局部受力破碎。

具体地，作为一种选择，所述加强筋网13包括若干个横筋和若干个竖筋，所述横筋与所述竖筋交错设置并成网格状。

节段的顶板混凝土浇筑时应控制浮浆厚度以避免强度不够进而在体外索应力施加时破碎开裂，为保证应力的传递，在预留槽本体11的底板221和端部分别设置加强钢筋网。

具体地，作为一种选择，所述传力板14和所述竖筋相互平行设置。即相邻的两个需要使用体外束装置的节段，传力板14和加强筋网13位于两个应力架本体22之间，进而提高节段承受拉应力的能力。

更具体地，加强筋网13采用精扎螺纹钢，考虑加强筋网13较短、连接杆21回缩率大预应力损失较大应采用超张拉，加强筋网13亦可采用钢绞线，但均应采用超张拉。

在本公开提供的具体实施方式中，所述应力架结可以构造为任意合适的结构。作为一种选择，所述应力架结构2包括连接杆21和位于所述连接杆21端部的应力架本体22，所述应力架本体22包括连接杆21相匹配的第一连接孔23和与所述预留孔相匹配的第二连接孔24。

现在结合应力架结构2的具体结构对应力架结构2的使用进行说明，其中，应力架本体22放置在预留槽本体11内实现应力架结构2与预留槽结构1的连接，同时，由于是连接相邻的节段，同一个应力架结构2中包括了两个分别位于连接杆21端部的应力架本体22。连接杆21在连接应力架本体22使相邻节段连成一个整体。

第n+1节段的混凝土浇筑后，等待龄期期间安装体外束装置，龄期达到后体外束装置进行张拉。作为一种选择，连接杆21采用的为φ40精扎螺纹钢(1080级)，且长度较短为5m，考虑张拉后预应力损失较大，连接杆21采用超张拉(较计算张拉力超张20％)，待挂篮前移施工第n+2节段时，根据体内应力元件采集的数据，再进行补张。

具体来说，预应力损失较大是因为预应力是短束预应力，对此，体外束装置所施加的体外应力配合上应力元件对体外束装置所施加的体外应力的实时监测，使得体外束装置可以灵活进行补张，保证预应力达到使用要求。

更具体地，连接杆21应外套pvc管防腐，以保证多次周转使用，并在施工时注意保护。

具体地，作为一种选择，所述应力架本体22包括底板221、位于所述底板221上的至少两个劲板222和位于所述劲板222两端的端板结构223；

所述端板结构223包括与所述连接杆21相连的张拉端板223a和与预留槽本体11抵接的端板223b，所述张拉端板223a上设有所述第一连接孔23。

现在对应力架本体22的结构进行补充，其中，应力架本体22采用钢板制成，底板221上开设了若干个第二连接孔24用于与预留槽本体11的连接；张拉端板223a上设有第一连接孔23用于与连接杆21的连接。

更具体地，作为一种选择，所述劲板222有四个并均布在所述底板221上，相邻劲板222之间留有三个连接槽，中间的连接槽与所述第一连接孔23连通，两侧的连接槽上分别设有第二连接孔24。

现在介绍一种应力架本体22的实际可行的方案，混凝土强度和弹性模量达到设计要求后再进行体外预应力对称张拉；应力架本体22与预留槽本体11之间采用螺栓连接，举例而言，采用精轧螺纹钢螺母实现连接，且精轧螺纹钢螺母安装时逐个检查螺纹的配合情况，保证在张拉和锚固过程中能顺利旋合拧紧。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。