勁性骨架鋼管砼拱橋外包混凝土施工研究

(重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院　重慶　400074)

一、工程概況

廣安官盛渠江大橋是拱肋為鋼筋混凝土單箱單室截面，主跨為320m的鋼筋混凝土中承式拱橋。位于廣安市護安鎮(zhèn)嵩壩村4組至官盛鎮(zhèn)，渠江兩岸有公路直接到達，交通條件較便利。設(shè)計基準期為100年，雙向四車道，引橋全寬26.5m，主橋因兩側(cè)各增設(shè)25cm的吊桿區(qū)而調(diào)整為27m。凈矢高為75m，凈矢跨比為0.25，拱圈由兩個拱肋和4道橫撐組成，拱軸系數(shù)為1.5。

拱圈勁性骨架弦桿內(nèi)灌C100混凝土[1][2]，腹桿為空鋼管，外包混凝土采用C50砼，拱座采用C50和C30混凝土，拱上立柱、交界墩、引橋墩、橋面鋪裝采用C40混凝土。勁性骨架采用纜索吊裝斜拉扣掛法進行安裝，骨架安裝體系由扣掛體系和吊裝體系組成。拱肋外包混凝土對稱同步進行澆筑[3][4]，拱肋外包混凝土是勁性骨架拱橋施工程中最為關(guān)鍵的一步。

二、拱肋外包混凝土施工方案

廣安官盛渠江大橋外包砼施工采用吊架系統(tǒng)輔助施工，拱圈外包總共分16個工作面循環(huán)作業(yè)，考慮到現(xiàn)場現(xiàn)有的設(shè)備和施工能力，不能完全滿足16個工作面“對稱、同步”施工的要求。在總結(jié)以前幾座類似橋梁的施工經(jīng)驗并綜合考慮設(shè)備、人力、現(xiàn)場施工條件以及勁性骨架外包過程中安全穩(wěn)定系數(shù)后，建議對官盛渠江大橋拱肋外包混凝土施工順序進一步細化調(diào)整，調(diào)整后施工順序為：

方案①：采用單幅拱肋四工作面同步對稱澆筑。

方案②：采用上下游兩岸拱肋四個工作面同步對稱澆筑。

均采用先“一三”工作面，再“二四”工作面的方式。

通過建模對方案①、②施工過程進行分析，方案②對整個結(jié)構(gòu)應(yīng)力、安全、穩(wěn)定性各方面均較為有利，因此建議采用方案②的施工順序。

三、吊架設(shè)計

為提高施工效率，保障施工作業(yè)人員安全，本橋外包模板系統(tǒng)(含安全操作平臺)采用懸掛式吊架系統(tǒng)。外包混凝土施工全橋左、右幅共16個作業(yè)面，輔助施工的吊裝系統(tǒng)共有4套吊點(2套主吊點、2套工作吊籃吊點)以及兩岸拱座處2臺塔吊輔助施工。為保障施工進度，故要求外包混凝土施工吊架系統(tǒng)在拱肋上方移動方便快捷。模板吊架系統(tǒng)具備輔助底板、腹板鋼筋、混凝土施工的功能，既是施工進度要求又是成本控制要求。吊架系統(tǒng)分為懸掛系統(tǒng)、托架系統(tǒng)和模板系統(tǒng)三大部分組成。

(一)懸掛系統(tǒng)

懸掛系統(tǒng)主要由拱背橫梁、底平臺、連接繩等組成。拱背橫梁采用2組6m長的2I25b工字鋼布設(shè)于拱肋上弦主管上作為懸掛系統(tǒng)承重結(jié)構(gòu)。為了使工字鋼橫梁垂直受力，下方采用Φ300X8mm鋼管作支墊，鋼管與上弦管接觸部位加工成相應(yīng)弧形。同時在弦管后端設(shè)置止推鋼板防止滑動。施工平臺采用兩組長12m的2I25b工字鋼縱梁，縱梁上按60cm間距鋪設(shè)長6米的I12.6工字鋼橫梁，頂面滿鋪3mm花紋鋼板，平臺為防滑按20cm間距鋪設(shè)φ10鋼筋焊接在花紋鋼板上。為了確保作業(yè)人員安全，在平臺四周用∟75*5角鋼設(shè)置欄桿立柱和鋼絲網(wǎng)，整個平臺長12米，寬6米。連接繩采用4根φ28鍍鋅鋼絲繩，上端捆綁于拱背橫梁上，下端與底平臺縱梁捆綁，以適應(yīng)拱背角度變化的需要。

(二)托架系統(tǒng)

在拱背橫梁移動至作業(yè)區(qū)域后，利用U型螺桿將底模承重橫梁與拱肋下弦鋼管抱緊固定，形成一個既可以滿足本節(jié)段底板及腹板施工又可以滿足下一節(jié)段鋼筋綁扎的安全穩(wěn)定的施工平臺。

(三)模板系統(tǒng)

拱肋外包砼采用側(cè)模包底模的施工方案，模板采用新制大塊鋼模板，按照每一段澆筑砼長度不一樣采用3.2米、2.35米兩種長度模板組合使用。

模板采用5mm鋼板做面板，利用[10槽鋼做主肋，[16槽鋼做加勁肋，安裝時配以2臺5T手拉葫蘆輔助模板安拆及調(diào)位，就位后與腹板內(nèi)模一起以對拉螺桿栓接。

腹板內(nèi)模采用組合鋼模，模板高度變化則通過增減組合鋼模塊板來完成。頂板及內(nèi)腹板施工采用在拱箱內(nèi)搭設(shè)滿堂支架，倒角模板采用工廠定型加工，考慮到勁性骨架平聯(lián)及弦桿較多，不便于大塊模板拆除及轉(zhuǎn)運，頂板底模采用小塊輕型鋼模，頂板壓模采用大塊鋼模。端模采用鋼模側(cè)模包端模的方式，采用拱肋伸出端面的結(jié)構(gòu)鋼筋來固定，并采用Φ48X3.5mm架管作背方使用。

四、拱肋外包混凝土施工過程中應(yīng)注意的問題

(1)砼澆注過程中，嚴格按照預(yù)定澆注順序和設(shè)計分段方案進行，防止造成支架不安全；

(2)砼澆注過程中，要派專人檢查模板及支架安全情況，測量人員對拱肋線型及變形進行監(jiān)測；監(jiān)測頻率為每段1次，警戒值以預(yù)拱值為準；

(3)雨季施工時，做好防雨措施，特別加強砼施工時的施工配合比調(diào)整，確?；炷翉姸龋?/p>

(4)砼施工過程中監(jiān)測資料及時與監(jiān)控單位對全橋拱肋線型相對照，確保外包施工處于安全可控范圍內(nèi)。

五、結(jié)論

(1)對拱肋和橫撐、橫梁外包混凝土施工方案設(shè)定時，要綜合考慮結(jié)構(gòu)全和現(xiàn)場施工的難易程度。在進行外包混凝土澆筑時應(yīng)滿足“對稱、同步”的總體要求。

(2)外包混凝土時，要求外包混凝土施工吊架系統(tǒng)在拱肋上方移動方便快捷。模板吊架系統(tǒng)具備輔助底板、腹板鋼筋、混凝土施工的功能，既是施工進度要求又是成本控制要求。由于拱肋外包混凝土施工懸空高度高，所以要求施工吊架系統(tǒng)全封閉，尊崇“安全第一”的方針，保障施工作業(yè)人員的安全。

(3)砼澆注過程中，嚴格按照預(yù)定澆注順序和設(shè)計分段方案進行，加強施工過程中應(yīng)力和線性的監(jiān)測，保證結(jié)構(gòu)受力合理。