京杭大運河連續(xù)梁拱0#塊臨時固結支座施工

陶雷

摘要：寧啟復線電化工程京杭大運河特大橋主跨采用（65+114+65）m預應力混凝土連續(xù)梁拱跨越京杭大運河。兩個主墩全部位于京杭大運河中，中支點橫隔板厚度為3.5m，墩身寬度為3.8m，故臨時固結無法采用體內(nèi)固結，需采用體外固結，本文主要介紹京杭運河特大橋主跨0#塊臨時固結支座設計優(yōu)化、結構受力計算和施工注意事項，為以后采用體外臨時固結的連續(xù)梁（剛構）橋施工提供了一定的借鑒。

Abstract： The main span of the Beijing-Hangzhou Grand Canal Bridge uses （65+114+65） m prestressed concrete continuous beam arch span. Two main piers are all located in Beijing-Hangzhou Grand Canal， whose diaphragm thickness is 3.5m， and width is 3.8m， so the temporary consolidation can not apply internal consolidation， should use external consolidation. This paper mainly introduces the design optimization of temporary consolidation support of main span 0# block in Beijing-Hangzhou Grand Canal Bridge， structural calculation and construction precautions， so as to provide a reference for the continuous beam bridge construction （rigid frame） using external temporary consolidation technology.

關鍵詞：連續(xù)梁拱；體外固結；0#塊

Key words： continuous beam arch；external consolidation；0# block

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0109-04

0 引言

隨著國內(nèi)交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來越多的跨越既有道路和河道的橋梁采用大跨度連續(xù)梁（剛構）和組合體系。對于掛籃懸澆施工的連續(xù)梁（剛構）來說，臨時固結是施工過程中的一道重要工序，掛籃懸澆連續(xù)梁（剛構）施工過程中，特別是是在掛籃前移、綁扎鋼筋、澆注混凝土等工序中，不可避免地會發(fā)生T構的兩側(cè)重量不一致的情況，從而產(chǎn)生不平衡彎矩，設置臨時固結的主要作用就是為了抵抗不平衡彎矩，保障懸臂澆筑施工安全、順利進行。傳統(tǒng)體外固結多采用鋼管柱內(nèi)灌注混凝土，既不經(jīng)濟又增加了施工作業(yè)時間和作業(yè)難度，且不易拆除（特別主墩是位于河道中時），將鋼管柱內(nèi)灌注混凝土改為鋼筋混凝土柱作為臨時固結，既經(jīng)濟又方便施工。

1 工程簡況

寧啟鐵路復線在揚州市維揚區(qū)槐泗鎮(zhèn)跨越京杭大運河，新建橋梁為單線，主跨采用（65+114+65）m預應力混凝土連續(xù)梁拱跨越京杭大運河。本橋連續(xù)梁為單箱單室直腹板、變高度、變截面結構，中支點處梁高6.0m，直線段梁高3.5m，梁底下緣按二次拋物線變換。箱梁頂寬8.5m，中支點處局部頂寬10.2m，底寬6.1m。頂板厚度除梁端為60cm及中墩處為80cm外均為40cm，底板厚度35～100cm，腹板厚度一般為40～60～90cm，由跨中到支點按折線變化，中支點處腹板厚度為90cm，對應拱腳處腹板局部向外加厚105cm，拱腳寬度為1.5m，高度為4.8m，拱腳橫橋向凈距為5.2m。全聯(lián)在端支點、中支點設4個橫隔板，端支點橫隔板厚1.5m，中支點橫隔板厚3.5m，支點處橫隔板設有孔洞，供檢查人員通過。全橋共設12對吊桿，每側(cè)12根，吊桿處共設12道橫梁，吊桿橫梁高1.25m，厚0.35m。主梁施工工藝為：先梁后拱，連續(xù)梁采用三角掛籃懸臂對稱澆注，待梁體完成后，在梁體上搭設支架，拼裝拱肋。

本連續(xù)梁混凝土強度等級為C55，0#塊長度為17m；全橋懸澆段共12×2=24對，除1#塊長度為3.5m外，其余各節(jié)段長度均為4.0m；合攏段長度為2.0m。

2 方案比較

2.1 采用臨時固結的形式選擇

臨時固結是掛籃懸澆連續(xù)梁（剛構）施工過程中的一道重要工序。連續(xù)梁臨時固結體系一般可分為體內(nèi)固結、體外固結、體內(nèi)固結+體外支撐以及體內(nèi)固結+體外固結四種體系。連續(xù)梁臨時固結一般采用體內(nèi)固結，但由于本橋主墩墩身寬度為3.8m，墩頂帽寬度為4.2m，頂帽高度僅為0.65m，而中支點橫隔板厚度為3.5m，中支點離墩身外側(cè)距離僅為0.15m，故無法采用體內(nèi)固結，只有采用體外固結。

2.2 原設計方案

體外固結采用臨時支座的方式進行固結，支座采用Φ1000×20mm Q345qC鋼管，19#、20#墩鋼管長度分別為15m和16m，內(nèi)部灌注C40混凝土，鋼管柱內(nèi)僅在兩端設置配筋，采用HRB335Φ16鋼筋（每個立柱33根），主筋長度為2.5m，其中鋼管柱內(nèi)長1.5m，上下兩端鋼筋分別伸入梁體和承臺，錨固長度均為1.0m。詳見圖1。

2.3 優(yōu)化后的方案

臨時固結位置和高度與原設計完全相同，臨時支座（Φ=1.3m鋼筋混凝土圓柱）設置在一級承臺上，并與承臺相連，主筋為HRB335Φ16，單柱內(nèi)設置49根，呈四個圓環(huán)設置，箍筋采用HRB335Φ12，箍筋間距為10cm，混凝土級別采用C40。詳見圖2、圖3。

臨時固結解除時僅需鑿除臨時支座頂端混凝土，將其與梁體分離。依據(jù)設計圖紙要求邊跨合攏張拉完成后，拆除邊跨側(cè)臨時支座；中跨合攏時，在焊接勁性骨架前，解除中跨處的臨時支座，中跨處的四個臨時支座需同步進行鑿除，確保受力均勻。

2.4 綜合比較

原設計中鋼管柱采用Q345qC鋼材，無法購買成品，需買鋼板另行加工焊接。每個鋼管柱重量均大于7t，采用整體安裝，吊裝時比較困難，必須至少分成兩段安裝，鋼管對接比較困難，垂直度和焊接質(zhì)量難以保證；鋼管柱內(nèi)部灌注混凝土至少需分成3次才能澆筑完成，施工時間長。拆除臨時支座的施工難度大，由于臨時支座根部位于京杭大運河中，拆除時先需要潛水員對鋼管柱進行水下切割后，再鑿除鋼筋混凝土，施工起來風險高、難度大、費用高。

采用鋼筋混凝土臨時支座，經(jīng)計算每個臨時支座均不受拉力，為了保證其整體強度，將鋼筋設置為通長鋼筋，并增加了配筋數(shù)量，并在梁部與承臺處設置3層Φ12鋼筋，以加強其受力，防止梁體和承臺混凝土開裂；混凝土采用鋼模，施工工序同公路圓形立柱，工藝成熟，施工方便且質(zhì)量有保障，施工時間短；拆除時僅需采用金剛石鋸對其進行切割就可將其割斷，省時省力。

原設計方案主要材料為Q345qC鋼管柱和混凝土，優(yōu)化后的方案主要材料為鋼筋、混凝土。兩方案的經(jīng)濟分析比較如表1所示（未考慮拆除費用）。

由表1可知：采用優(yōu)化后的方案易于施工，且比原方案大大節(jié)省了費用。

3 優(yōu)化后的方案設計

3.1 臨時固結支座設計

鋼筋混凝土臨時支座與橋墩橫向中心間距為2.65m，縱向與永久支座中心線間距為4.0m。每個臨時支座內(nèi)設4個鋼筋籠，通長配筋，鋼筋籠兩端深入梁體和承臺均為1.0m。

3.2 臨時支座受力計算

T構兩側(cè)相差一個梁段重量時臨時支座反力和偏心矩計算詳見表2。

每個墩處的邊跨處和中跨處懸澆段及吊桿橫梁的不平衡彎矩為2.87×2.6×（13+21+29+37+45+53）=1477.5kN·m，另由表中可知，臨時支座結構強度由第12號節(jié)段控制，即在最大懸臂狀態(tài)下，T構兩邊相差一個節(jié)段重量時（每次混凝土澆注均先澆筑邊跨側(cè)混凝土），偏載的一側(cè)臨時支座受力最大，達26859.71kN，其穩(wěn)定性由第12號節(jié)段控制（偏心矩最大為1.21m），故錨固鋼筋按第12號節(jié)段（另一側(cè)為第11號節(jié)段）產(chǎn)生的不平衡力矩配置。

①鋼筋混凝土立柱強度計算。

由于Rg為負值，即未出現(xiàn)拉力，因此，不需配置預應力鋼筋。錨固筋的配置49根大于設計提供的數(shù)量33根。

4 臨時固結支座施工注意事項

臨時固結支座的作用十分重要，其位置的選擇應注意以下事項：①其縱向位置要選擇好，以既能夠克服掛籃懸澆施工中產(chǎn)生的不平衡力矩，又不能影響掛籃后下橫梁的安裝為原則。②其橫向位置要選擇好，設置在腹板處為首選，但要以不影響0#塊的預應力管道位置為原則。③其截面尺寸及配筋要計算好，以既要保證臨時支座滿足結構強度和穩(wěn)定性的要求，又要易于施工和不浪費為原則。④臨時支座設置還要充分考慮到拆除的方便性，采取一定的隔離措施，使其與梁體混凝土隔離開。⑤施工承臺時注意臨時支座鋼筋的預埋，確保位置準確；立模時應設置纜風繩，調(diào)整模板的垂直度，保證其垂直度偏差不大于1/1500；混凝土澆筑時，要確保振搗密實，防止過振或漏振。⑥臨時支座拆除時，應分段拆除，先將水面1.0m以上部分拆除，并將余下的臨時支座與船體固定好，防止臨時支座割除后掉入河道中，割除后用船將其運至岸邊碼頭，吊裝上岸并破除。

5 總結和改進

通過后續(xù)的掛籃懸澆和體系轉(zhuǎn)換施工證明了：京杭大運河連續(xù)梁拱臨時支座的設計、計算和施工是可行的，在施工中達到了預期的效果，為以后同類型連續(xù)梁（剛構）橋的體外固結臨時支座施工提供了一定的借鑒。臨時支座4個鋼筋籠安裝比較困難，可增大鋼筋直徑（如采用Φ28鋼筋），將其做成1個鋼筋籠，這樣將更利于施工。

參考文獻：

[1]TB10002.3-2005，鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結構設計規(guī)范[S].

[2]TZ324-2010，鐵路預應力混凝土連續(xù)梁（剛構）懸臂澆筑施工技術指南[S].

[3]GB50010-2010，混凝土結構設計規(guī)范[S].

[4]周水興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計算手冊[M].

[5]JTGT F50-2011，公路橋涵施工技術規(guī)范[S].