山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋高墩邊跨不對稱施工技術(shù)研究探討

段海雄，楊立軍

(1.貴州路橋集團(tuán)有限公司;2.中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司)

山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋高墩邊跨不對稱施工技術(shù)研究探討

段海雄1，楊立軍2

(1.貴州路橋集團(tuán)有限公司;2.中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司)

山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋高墩邊跨不對稱施工技術(shù)研究。

連續(xù)剛構(gòu)橋;高墩;邊跨;施工技術(shù)

1 研究背景

大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋梁以其較好的經(jīng)濟(jì)性及跨越能力的優(yōu)勢，在我國發(fā)展較快。在西南山區(qū)由于地勢起伏、崎嶇、峽谷眾多，交通運(yùn)輸不便，路基面較高，對此區(qū)域橋梁提出了高墩、大跨度、主梁平面位置及方便運(yùn)輸?shù)囊?。高墩大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土曲線連續(xù)剛構(gòu)橋梁以其墩高適應(yīng)性強(qiáng)、跨越能力好、平面位置靈活及現(xiàn)場澆注便捷的優(yōu)勢得到了很大發(fā)展。但由于地形條件受限造成橋墩位置較高、墩身高大、邊跨現(xiàn)澆段長度大、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、施工風(fēng)險(xiǎn)高、難度大。

通過水盤高速公路第三合同段河頭1#特大橋的高墩邊跨現(xiàn)澆段施工的研究，提出了改變合攏順序、縮短邊跨現(xiàn)澆段長度、在邊跨設(shè)置不平衡段、三角托架施工邊跨現(xiàn)澆段等方法，達(dá)到降低施工風(fēng)險(xiǎn)、縮短工期、改善結(jié)構(gòu)受力、減少施工成本的效果，解決了地勢復(fù)雜環(huán)境邊跨墩身高大的現(xiàn)澆段等施工難題，為山區(qū)剛構(gòu)橋高大邊跨的設(shè)計(jì)施工提出有益的探索。

2 邊跨現(xiàn)澆段施工方案比選及經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

受沖溝處地形限制，本橋邊中跨比值較大，在主墩施工至最大懸臂狀態(tài)時，邊跨將剩余較長梁段。30#墩邊跨與路基相連接，邊跨直線段距離地面高度較小，采用支架施工或其它施工方式均較易實(shí)施;但29#墩邊跨的過渡墩(28#墩)高達(dá)56 m，合理確定高墩長邊跨現(xiàn)澆段施工方案是本工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。邊跨現(xiàn)澆段施工主要有吊架、落地支架和墩身預(yù)埋托架施工。有邊跨現(xiàn)澆段長度較長，重量大，托架不能滿足受力要求，經(jīng)計(jì)算分析可采用先合攏中跨、在邊跨現(xiàn)澆段增加一個不平衡段，減少邊跨現(xiàn)澆段的長度的方法進(jìn)行施工?，F(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場施工條件，對這三種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。

2.1 經(jīng)濟(jì)分析

(1)吊架施工

由于河頭1號特大橋剛構(gòu)部分的邊跨現(xiàn)澆段長度為8.84 m，混凝土71.2 m3，質(zhì)量約185 t。為滿足受力要求，吊架需采用焊接桁架或貝雷架，左右幅現(xiàn)澆段托架需鋼材約40 t，每噸材料費(fèi)及加工費(fèi)用按5 500元/t計(jì)，吊架施工費(fèi)用為22萬元。

(2)落地支架施工

由于過渡墩高56 m，邊跨現(xiàn)澆段重185 t，經(jīng)計(jì)算立桿采用大直徑鋼管進(jìn)行焊接組裝比較經(jīng)濟(jì)。每個邊跨現(xiàn)澆段支架需Φ1 000 mm、厚10 mm的鋼管360 m，縱橫向采用型鋼連接，需鋼材約120 t，材料費(fèi)及加工費(fèi)用為66萬元;且焊接數(shù)量大，安裝工費(fèi)高，高空作業(yè)時間長，安全風(fēng)險(xiǎn)高。

(3)墩身預(yù)埋托架施工

經(jīng)計(jì)算邊跨現(xiàn)澆段托架需型鋼約8噸，材料費(fèi)及加工費(fèi)用為4.4萬元。

2.2 工期分析

(1)落地支架施工

落地支架搭設(shè)焊接時間約25 d，邊跨現(xiàn)澆段鋼筋混凝土施工需10 d，邊跨現(xiàn)澆段可與主墩懸澆段同步施工。施工計(jì)劃安排時，考慮混凝土的齡期，可在懸澆段完成前1個半月開始進(jìn)行支架的安裝，對整個剛構(gòu)橋的總工期沒有影響。

(2)吊架施工

吊架安裝時間約15 d，但吊架的安裝需在主跨合攏后方可進(jìn)行，考慮邊跨現(xiàn)澆段鋼筋混凝土施工及混凝土齡期的影響，吊架施工將延長整個橋的工期約40 d。

(3)托架施工

托架搭設(shè)焊接時間約10 d，邊跨現(xiàn)澆段鋼筋混凝土施工需10 d，邊跨現(xiàn)澆段可與主墩懸澆段同步施工。施工計(jì)劃安排時，考慮混凝土的齡期，可在懸澆段完成前1個月開始進(jìn)行支架的安裝，對整個剛構(gòu)橋的總工期沒有影響。

2.3 結(jié)論

綜上所述，采用改變合攏順序、縮短邊跨現(xiàn)澆段長度、在邊跨設(shè)置不平衡段、三角托架施工邊跨現(xiàn)澆段的方法，與落地支架方案比，相同工期的條件下，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，減少施工費(fèi)用62.4萬元;與吊架方案比，既縮短工期40天，又減少施工費(fèi)用17.5萬元。

可在不影響工期的情況下大大的減少施工成本，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，確保工程的質(zhì)量安全。

3 邊跨現(xiàn)澆段托架設(shè)計(jì)方案

在28#墩頂預(yù)埋牛腿支架(簡稱主托架)進(jìn)行混凝土施工，外側(cè)模直接采用鋼管腳手架借助分配梁搭支架進(jìn)行施工，內(nèi)箱頂板采用鋼管腳手架滿堂支架澆筑。

主縱梁懸臂3.4 m，上下預(yù)埋件高差按3.48 m設(shè)置，斜桿長度為4.603 7 m。主縱梁采用2根I40b，斜腿采用2根［20a。

經(jīng)計(jì)算懸臂端主托架所受的荷載合計(jì)為1 554.3 kN。施工時，底模下順橋向按10 cm凈距間距(腹板下面滿鋪)布置方木40根作為次分配梁，方木下橫橋向按60 cm間距，布置6根I40b工字鋼做分配梁，置于托架上。為加強(qiáng)托架的穩(wěn)定性，采用［14b槽鋼進(jìn)行橫向連接。

4 對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步的意義

(1)受山區(qū)峽谷地形限制，山區(qū)連續(xù)剛構(gòu)橋梁常具有高邊墩的特點(diǎn)。因此設(shè)計(jì)工程師在擬定橋跨布置時，應(yīng)將橋梁的結(jié)構(gòu)受力及施工的方案一并考慮。特別是在邊跨橋墩為高墩時，在地形地質(zhì)條件容許的條件下，盡量將邊跨現(xiàn)澆段減短，以減少施工風(fēng)險(xiǎn)及費(fèi)用。當(dāng)受地形地質(zhì)條件限制，不得不采用大邊跨且邊跨橋墩為高墩時，設(shè)計(jì)可選擇采用不平衡施工的方案，利用掛籃多澆一個梁段，使邊跨現(xiàn)澆段縮短，以減小施工難度及費(fèi)用。

(2)當(dāng)主、引橋過渡墩為高墩時，考慮到邊跨現(xiàn)澆段施工可能采用墩旁托架，橋墩在施工中會承受較大彎矩，因此過渡墩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)留有一定的富余，以滿足施工中的受力需求。

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