空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋上、下弦施工技術(shù)

江志剛

（秦皇島市昌黎縣交通局工程二隊，河北 秦皇島 066600）

宜來高速鶴峰東段云南莊特大橋位于恩施州鶴峰縣，橋址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低中山區(qū)，溝谷兩岸坡面凹凸起伏，坡谷地形陡峭，河流下切形成的深谷與兩側(cè)山地高差約160m。該橋主橋結(jié)構(gòu)形式為（155+292+155）m 空腹式預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，設(shè)置斜腿段箱梁上弦高度6～5m，斜腿高度7.5m；箱梁跨中高度4.5m；斜腿根部至梁頂中心高度35m；箱梁高度及梁頂至斜腿底緣距離按2.5 次拋物線變化；箱梁頂板厚0.28m，底板厚度由跨中0.32m，按2 次拋物線變化至0.9m（匯合段）；箱梁腹板厚度0.8～0.45m，分2 次過渡。箱梁澆注節(jié)段為20m（0 號段）+11×4m（上弦區(qū)段）+4×3m（匯合段）+4×3.5m+5×4m+10×4.5m。下弦澆注節(jié)段劃分與上弦箱梁對應，為11×4m。

這種橋梁結(jié)合了拱和梁的特點，大大提高了主梁的剛度，有效地提高了預應力混凝土連續(xù)橋梁的跨度，具有剛度大、撓度小、造價低的特點。斜腿區(qū)箱梁分上、下弦，施工工序復雜，其上、下弦的施工工藝及施工措施是整個施工中的關(guān)鍵。橋型布置圖如圖1 所示。

1 施工工藝

1.1 工藝原理

空心箱梁分為上、下弦設(shè)置，采用掛籃澆注，以承受臨時扣件荷載的方式進行下弦桿施工，然后利用支撐在下弦上的托架與上弦掛籃配合進行上弦構(gòu)造，上弦滯后下弦1 段同步推進總體施工技術(shù)。

1.2 施工工藝

連續(xù)剛構(gòu)箱梁施工是利用掛籃作為混凝土平臺進行對稱澆筑。混凝土梁達到一定強度后，進行預應力張拉，澆注梁截面與原澆注梁截面黏結(jié)在一起，鑄造梁的荷載由掛籃本身轉(zhuǎn)化為剛架本身的荷載，掛籃繼續(xù)前移，如此周期性反復施工使T 構(gòu)兩臂不斷延伸，結(jié)構(gòu)體最終完成。

三角形區(qū)域上、下弦的設(shè)計，各懸臂11 個節(jié)段，第12 節(jié)段為上、下弦匯合段。下弦箱梁在施工中，墩柱兩側(cè)通過主墩柱以臨時扣件作為豎向支撐點與懸臂箱梁連接，形成以墩柱中心線為軸線的對稱平衡體系，每澆筑一段扣掛一段，直至下弦懸臂節(jié)段施工完成。上弦管段通過在下弦管段上安裝鋼管支架直接現(xiàn)澆，上弦的吊籃作為模板移動平臺和操作平臺。施工按照先下弦、后上弦的整體原理進行。

1.3 施工步驟

（1）步驟一：①滑?；蚺滥沧⒍罩虎谕屑軡沧⑸?、下弦0#塊；③安裝掛籃；④對稱澆注下弦1#節(jié)段混凝土，養(yǎng)生；⑤下弦1#混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，張拉下弦預應力；⑥鋼管支架澆注上弦1#節(jié)段；⑦上弦1#混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，張拉上弦1#預應力。施工步驟圖如圖2 所示。

圖1 橋型布置圖（單位：cm）

（2）步驟二：①前移掛籃；②對稱澆注下弦節(jié)段混凝土，養(yǎng)生。施工步驟圖如圖3 所示。

圖2 施工步驟圖（一）

圖3 施工步驟圖（二）

（3）步驟三：下弦混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，張拉臨時扣索。施工步驟圖如圖4 所示。

圖4 施工步驟圖（三）

（4）步驟四：①鋼管支架澆注相應上弦節(jié)段；②上弦混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，按設(shè)計在相應位置張拉預應力，灌漿；③前移掛籃。施工步驟圖如圖5 所示。

圖5 施工步驟圖（四）

（5）步驟五：①重復步驟二、三、四，直至完成V腿上、下弦澆注施工；②按設(shè)計在相應懸澆位置張拉預應力，灌漿。施工步驟圖如圖6 所示。

圖6 施工步驟圖（五）

（6）步驟六：①拆除斜腿上的鋼管支架；②前移掛籃就位；③懸臂澆注常規(guī)箱梁各節(jié)段。施工步驟圖如圖7 所示。

圖7 施工步驟圖（六）

2 結(jié)構(gòu)計算

2.1 錨索計算

空腹剛構(gòu)下弦主要采用懸澆掛籃澆筑，錨索臨時張拉錨固的方式施工。

采用Midas Civil 有限元軟件建立空腹剛構(gòu)的施工階段模型，其中下弦梁采用梁單元模擬，錨索采用只受拉索單元模擬，上弦梁及支架和掛籃及新澆筑下弦梁混凝土荷載均采用節(jié)點荷載加載，其中上、下弦梁荷載值為新澆節(jié)段鋼筋混凝土自重×1.2 倍系數(shù)，掛籃荷載為掛籃重量，掛籃重量為0.5×下弦梁最大單節(jié)段重量，模型如圖8 所示。

圖8 空腹剛構(gòu)施工模型

通過計算，錨索最大張拉拉力360t，施工過程中最大拉力414t，如圖9 所示。

圖9 錨索受力圖（單位：t）

錨索由兩組22-ФS15.2 鋼絞線制成，錨索鋼絞線截面積3080mm2，鋼絞線最大拉應力σ=414×104/3080=1344MPa，鋼絞線抗拉強度標準值fpk=1860MPa，安全系數(shù)n=1860/1344=1.4。

2.2 上弦梁支架計算

上弦梁支架底模分配梁為I10 型鋼，縱梁為I45a 型鋼，樁頂分配梁為HW300mm×300mm 型鋼，鋼管樁為φ630mm×6mm 鋼管。上弦梁支架主要受到上弦梁鋼筋混凝土自重荷載，上弦梁最大梁高6.4m，鋼筋混凝土重度γ=26.25kN/m3。

腹板下的底模分配梁（I10）受力最大，分配梁間隔0.5m，所受最大荷載q=6.4×26.25×0.5=84kN/m，腹板處縱梁（I45a）間隔0.4m，則底模分配梁所受最大彎矩M=84×0.42/10=1.344kN.m，則底模分配梁最大正應力為MPa，滿足規(guī)范要求。

腹板下的縱梁（I45a）受力最大，所受最大荷載q=6.4×26.25×0.4=67.2kN/m，橫 梁（HW300×300）間隔4m，則縱梁所受最大彎矩M=67.2×42/8=134.4kN.m，最大剪力V=67.2×4/2=134.4kN，縱梁最大正應力為MPa，最大剪應力為MPa，滿足規(guī)范要求。

鋼管樁樁底最大反力R=750kN，鋼管樁最大計算長度12.5m，因此，鋼管樁長細比λ=12500/220=57，查得φ=0.82，MPa＜[σ]=170MPa，滿足規(guī)范要求。

2.3 墩旁托架計算

托架桁架受力如圖10 所示。

圖10 托架桁架受力圖（單位：MPa）

桁架最大應力140MPa ＜[σ]=170MPa，滿足規(guī)范要求。

牛腿受力如圖11 所示。

圖11 牛腿受力圖（單位：MPa）

牛腿最大壓應力139MPa，折減系數(shù)0.84，折減應力165MPa ＜[σ]=170MPa，滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)束語

空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋具有跨度大、剛度大、撓度小、良好的穩(wěn)定性和安全性、造型美觀、造價低的特點，在山區(qū)高速跨越河流峽谷橋梁選型上，與其他橋型相比具有很大的優(yōu)勢。文中通過對空腹式連續(xù)剛構(gòu)的施工工藝介紹，對類似工程的施工起到參考作用。通過對托架、支架、拉索等施工措施進行受力計算，對類似工程的施工措施設(shè)計具有借鑒意義。