雙碑大橋邊跨曲線段懸臂掛籃施工控制分析

蔡雄庭 彭旭民 周雄

摘要：雙碑大橋低塔側邊跨段為平面曲線設計，原設計考慮到分段配重（壓重）難度較大且掛籃行走定位困難，線形難以控制，故采用支架現澆施工。但現場由于受施工場地影響，需將原設計方案變更為逐節(jié)段掛籃懸臂澆筑施工。施工控制從結構安全和施工合理性角度分析，通過調整配重施加時機及初張拉索力，對線形進行有效控制并確保結構整體穩(wěn)定，且通過對掛籃進行局部調整，滿足曲線段各截面尺寸不斷變化的需求，使該施工方法得到順利實施，并為橋梁結構施工過程中遇到類似問題時提供參考。

關鍵詞：雙碑大橋；支架現澆；掛籃

中圖分類號：TB文獻標識碼：A文章編號：16723198（2015）04015702

1概況

重慶雙碑嘉陵江大橋主橋為（75+145+330+95）m高低塔單索面混凝土斜拉橋。主橋全長645m，縱坡為雙向1.0%的人字坡。主橋橫向整幅布置，橋面全寬為32.5m，其布置形式為2.0m（人行道）+0.5m（路緣帶）+3×3.5m（車行道）+0.5m（路緣帶）+5.5m（中央分隔帶）+0.5m（路緣帶）+3×3.5m（車行道）+0.5m（路緣帶）+2.0m（人行道）=32.5m。主梁采用C50混凝土，箱梁標準節(jié)段長度按索距劃分為7m，每3.5m設一道橫梁。低塔邊跨側曲線段長度為60m的緩和曲線，每節(jié)段長4.15m，其中SSB-7～SSB-15由原先的支架施工改成懸臂掛籃施工，并在箱梁內設置鐵砂混凝土配重。主梁橫斷面采用單箱三室斜腹板截面，梁高3.6m，頂板寬32.5m，底板寬9m，頂面設2%雙向橫坡。斜拉索采用平行鋼絞線拉索?？傮w橋型如圖1所示，邊跨曲線段示意圖見圖2。

本文以重慶雙碑嘉陵江大橋為背景，以設計及施工方案為依據，通過合理的理論計算，調整內置配重的施加方式及斜拉索張拉索力，指導施工方作出施工方案調整，使支架施工方法調整為懸臂掛籃施工這一施工變更得以成功實現。

圖1橋型布置示意圖圖2曲線段布置示意圖2技術關鍵點分析

雙碑大橋低塔邊跨側曲線段改為懸臂掛籃澆筑，低塔部分主梁由原先的單懸臂澆筑改成雙懸臂澆筑，且為雙懸臂非對稱澆筑，中跨側為標準的7m長梁段，邊跨側為非標準的4.15m梁段，中邊跨的重量與長度均不同。且邊跨曲線段橋面有超高設置，每個截面尺寸均在變化。根據基結構特點，該方式實施具有以下技術難點：

（1）配重方面：保證結構的平衡穩(wěn)定是懸臂掛籃施工的前提條件，配重的目的是保證結構的平衡，也是支架改懸臂施工可行的前提條件，在最初考慮結構平衡計算時，邊跨側配重和主梁澆筑同步進行的，設計方提供的初步指導性施工步驟也是這樣考慮的，但考慮到施工因素的影響，實際上配重與主梁澆筑同步進行的施工難度非常大，因為施加箱梁配重的時間遠遠長于混凝土澆筑時間。如何結合現場施工調整配重時機是方案得以實施的關鍵點也是難點；

（2）掛籃方面：曲線梁涉及到超高的問題，采用掛籃施工時對截面的尺寸控制難度較大。由于掛籃本身是前后支點組合式掛籃，上下游受力的不對稱及前后段重量的不均勻性均使掛籃受力及變形變得更為復雜。斜拉索產生的水平分力也對掛籃受力產生影響。所以掛籃控制及掛籃的局部處理也是該方案得以順利實施的一大關鍵點；

（3）施工調整使得施工過程增加了較多荷載變化的工況，為確保荷載作用位置及重量的準確性，現場施工管理是個關鍵因素，現場工作需嚴格按方案要求執(zhí)行。同時，懸臂澆筑施工過程中，由于荷載重量的不斷調整，導致主梁、主塔的受力及變形一直在作較大的變動，增加了施工控制的難度，方案調整計算過程中應充分考慮理論計算和現場實際之間可能產生的偏差，提高施工過程中結構的安全系數。

3具體實施方案

3.1仿真計算分析

計算采用Midas Civil2006有限元軟件建立全橋三維空間模型進行施工過程計算，主塔、主梁均采用梁單元模擬，斜拉索采用索單元模擬。在橋塔底部設置節(jié)點彈性支撐來考慮基礎剛度影響。將交界墩、輔助墩的橫橋向和豎向位移約束，其轉角自由，主塔主梁之間采用剛臂連接。塔梁采用C50混凝土，彈性模量取35500MPa，容重取26kN/m3。斜拉索考慮外表面PE的重量，取84.2kN/m3。主要荷載組合為：（1）永久荷載+汽車活載；（2）永久荷載+汽車活載+升溫組合+順橋向風；（3）永久荷載+汽車活載+降溫組合+順橋向風。圖3為雙碑嘉陵江大橋有限元模型。

圖3計算模型示意圖3.2配重方案及初張拉力的調整

為保證雙懸臂非對稱施工的順利實施，在控制過程中需要保證每個節(jié)段的施工過程中均需要保證結構的受力安全及穩(wěn)定，所以我們在計算分析過程中制定了以下施工步驟：邊跨箱梁內填充部分配重——→澆筑相應節(jié)段混凝土——→張拉斜拉索——→填充剩余配重，具體實施步驟可參見圖4。采用該配重方式既保證了結構的安全，同時采用箱梁內永久配重的方式，避免了臨時配重和永久配重在箱梁內外轉換的工作，且整個配重均在鋼筋綁扎的時間段進行，多種工序可同時進行，節(jié)省了工期。表1為通過調整配重施加時機及索力張拉計算出的主體結構內力。

圖4單節(jié)段配重施加及索力張拉示意圖表1結構內力計算

向跨中偏位為負受壓為負（單位：Mpa），

主橋低塔岸跨右幅自SS4號節(jié)段開始設計有超高，超高設計是由斜腹板水平投影尺寸不變的情況下進行豎向轉動來實現，曲線梁部分節(jié)段斜腹板斜角在不斷變化，要求掛籃底平臺不變，斜腹板傾角要與之適應，為使曲線段施工掛籃平臺能達到此目的，需將斜腹板模板支架桁片雙鉸固結構造的下懸桿鉸座拆除而形成轉動單鉸構造，為使施工掛籃受力傳遞明確和掛籃橫向平衡，施工掛籃左幅斜腹板模板支架桁片也應做相同的改造處理。掛籃具體改造如下：

（1）將施工掛籃斜腹板模板支架桁片的雙鉸設計改為單鉸，并經計算后對支架桁片進行局部加固處理，可以解決曲線梁腹板傾斜超高對掛籃的影響和曲線梁的扭轉偏心對掛籃的影響。

（2）為克服曲線梁段斜拉索水平分力的影響，在主弧形梁后端反壓吊桿位置增設橫向限位裝置。前面四根吊桿位置設鋼套筒，與吊桿抵緊，并埋入混凝土中。尾部四根吊桿位置設橫向鋼絲繩或5t鏈條葫蘆，在底板橫向相應位置留錨固孔，進行橫向限位。

根據計算分析，掛籃改造后，結構受力和變形影響均滿足施工要求。

圖5掛籃計算模型示意圖3.4現場測試及管理

為確保結構在施工過程中的安全，現場測試小組對混凝土澆筑前后、配重施加前后、斜拉索張拉前后的主梁位移、主塔偏位、主梁應力、主塔應力、斜拉索索力、測試溫度場等進行測試，測試結果與理論計算值進行比較分析，并啟動現場預警措施，確保每個工況均處于安全可控范圍內，同時對于容易出現偏差的配重塊的施加專門制定施工專項方案，主要如下：

（1）配重砌體在壓重砌筑前應進行砌體質量和重量的專項抽樣檢查，以保證設計配重砌筑作業(yè)滿足施工設計圖文件的配重要求。

（2）設計配重砌體的砌筑作業(yè)安排專人負責進行。

（3）設計配重砌體數量計量須有專人進行計量作業(yè)，必須保證計量的準確和正確。

（4）設計配重的堆砌位置空間應嚴格按照設計文件進行，配重的砌筑方法必須嚴格遵從設計文件，確保配重砌筑的可靠性。

4結論

（1）重慶雙碑大橋低塔邊跨側合龍口標高偏差為7mm，主塔位移偏差為5mm，實現了高精度合龍；

（2）邊跨合龍后曲線段各節(jié)段測點位移偏差均控制在2cm之內，使支架段施工改懸臂掛籃施工產生的偏差控制在規(guī)范要求的范圍之內；

（3）斜拉橋邊跨側曲線配重段采用掛籃懸臂澆筑的施工方法難度較大，過程控制復雜，是一種非常規(guī)的施工方法，但在本工程中得以成功實施，為以后在特定條件下需要采用該施工方法的橋梁提供借鑒。

參考文獻

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