大跨度T構(gòu)梁轉(zhuǎn)體0#塊支撐設(shè)計及施工技術(shù)

董星智

摘要：以國內(nèi)大跨度大角度最小曲線半徑市政箱梁轉(zhuǎn)體-南寧市亭洪路延長線上跨鐵路立交2×80mT構(gòu)轉(zhuǎn)體橋為背景，介紹跨越高鐵站場轉(zhuǎn)體0#塊支撐設(shè)計及施工技術(shù)。本橋設(shè)計縱坡3.5%，橫坡2%，轉(zhuǎn)體前平衡配重在大角度轉(zhuǎn)體過程中易出現(xiàn)不平衡，可能造成雙肢薄壁墩局部損傷，結(jié)合轉(zhuǎn)體成功實踐，簡述箱梁0#塊支撐系統(tǒng)設(shè)計、墩梁臨時鎖定，雙肢薄壁墩鋼支撐鎖定等技術(shù)研究，將現(xiàn)澆支撐系統(tǒng)與鎖定系統(tǒng)結(jié)合，增強轉(zhuǎn)體過程安全儲備，為類似工程提供技術(shù)參考。

Abstract： Based on the domestic large-span large-angle minimum curve radius municipal box girder swivel： Ningning Tinghong Road extension line cross-railway interchange 2×80mT structure swivel bridge as background， this paper introduces the design and construction technology of 0# block support across the high-speed railway station. The bridge has a longitudinal slope of 3.5% and a cross slope of 2%. The balance weight before the turning is prone to imbalance during the large-angle turning process， which may cause local damage to the thin-walled piers of the two limbs. Technical research on beam 0# block support system design， temporary locking of pier beam， steel support locking of double-limb thin-walled piers is expounded， the cast-in-place support system and locking system are combined to enhance the safety reserve of the turning process and provide technical reference for similar projects.

關(guān)鍵詞：T構(gòu)箱梁;轉(zhuǎn)體施工;0#塊鋼支撐;雙肢薄壁墩;臨時鎖定

Key words： T-box girder;swivel construction;0# block steel support;double-limbed thin-walled pier;temporary locking

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）20-0163-04

1 ?工程概況

1.1 工程簡介

南寧市亭洪路延長線上跨鐵路立交工程是南寧市的重點民生工程，斜交60°上跨南化高鐵站，橋上布置雙向六車道，兩幅設(shè)計，橋全長595.02m。主橋左幅4#、右幅1#采用2-80m“T”形剛構(gòu)箱梁轉(zhuǎn)體跨越南化站5股道，單幅“T”構(gòu)全長160m，橋面寬19.95m，箱梁底寬19.95m，橋面縱坡3.5%，橫坡2%，單箱三室結(jié)構(gòu)，右幅橋的一側(cè)梁體位于半徑260m圓曲線上，轉(zhuǎn)體重量1.8萬噸，左幅橋逆時針轉(zhuǎn)體120°，右幅橋逆時針轉(zhuǎn)體110°，T構(gòu)梁端無合龍段轉(zhuǎn)體后直接置于蓋梁線位上。主橋轉(zhuǎn)體平面位置及結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。

T構(gòu)兩端9#塊梁高4m，墩頂0#塊梁高8.5m，梁高變化由梁底采用二次拋物線形成，0#塊頂板厚30cm，底板厚100cm，腹板厚80cm，0#塊梁段設(shè)置橫隔板，分9節(jié)段采用滿堂支架現(xiàn)澆施工，0#長10.8m、1#塊長8.6m，9#塊10m，其余節(jié)段均為8m。T構(gòu)主墩采用矩形雙肢薄壁墩，橫向?qū)挾?9.95m，縱向?qū)挾?.2m，墩高8.5m，設(shè)上、下承臺，中間1.9m間隙安裝轉(zhuǎn)體球鉸裝置，樁基礎(chǔ)采用？準2.0鉆孔灌注樁，樁長58m。

設(shè)計建?？紤]成橋后平衡狀態(tài)，1.2m寬雙肢薄壁墩滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，實際大跨度大角度超重轉(zhuǎn)體過程不平衡力矩會隨角度及時間變化，轉(zhuǎn)體前的平衡配重會出現(xiàn)偏差，為增強轉(zhuǎn)體過程雙肢薄壁墩安全儲備，結(jié)合0#塊支撐體系安全、快速、經(jīng)濟施工，施工中采用0#塊現(xiàn)澆支撐系統(tǒng)與鎖定系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新，解決懸臂結(jié)構(gòu)不平衡力矩對墩的影響，確保安全、平穩(wěn)轉(zhuǎn)體跨越高鐵站。

1.2 T構(gòu)箱梁0#塊支撐設(shè)計及施工技術(shù)研究重點

①本橋0#塊梁段重量達1892.6t，下承臺頂至梁底距離16.4m，普通碗口支架無法滿足剛度及穩(wěn)定性要求，且滿堂支架占滿基坑內(nèi)不利于對轉(zhuǎn)體系統(tǒng)實時監(jiān)控，不利于轉(zhuǎn)體前對上下承臺進行清理等準備工作，綜上方案比選采用鋼柱筒型鋼平臺上搭設(shè)碗口支架組合形式，上部碗口支架利于落架;

②主橋墩身設(shè)計雙肢薄壁墩，墩寬1.2m，主橋轉(zhuǎn)體重量1.8萬噸，為抵抗主梁拆架過程中兩端不平衡彎矩、轉(zhuǎn)體過程中扭矩的影響，需要采取有效的臨時固結(jié)措施，在梁體與上轉(zhuǎn)盤之間設(shè)？準80cm厚2cm無縫鋼管混凝土柱，就位后拆除;

③雙肢薄壁墩中間間距4m，對應(yīng)箱梁腹板采用“X”形剛支撐鎖定兩墩，增加剛度，確保轉(zhuǎn)體過程整體穩(wěn)定性，方便支架搭設(shè)及過程中對上承臺監(jiān)控量測。

2 ?T構(gòu)箱梁0#塊支撐體系設(shè)計

①鋼管立柱采用？準630mm×10mm、？準800mm×20mm兩種，？準800mm×20mm同時滿足支撐及墩梁墩外臨時鎖定，支撐體系為跨越基坑設(shè)計范圍含3.8m1#節(jié)段，懸臂兩端對稱布置。針對不同施工位置嚴格按照支撐設(shè)計方案進行安裝，支撐檢算書按規(guī)定進行專家評審及第三方監(jiān)控單位核算，滿足強度、剛度、穩(wěn)定性要求。

②在主墩18.5m范圍內(nèi)采用型鋼桁架和碗扣支架，型鋼桁架坐落于鋼管柱上，橋墩兩側(cè)各設(shè)3排鋼管柱，第一排鋼管柱與墩中心距離1.88m，鋼管柱的橫向步距為（3.4+4.24+4.65+4.25+3.4）m。其中，第一、二排鋼管柱每排6根，采用？覫630×10mm的鋼管，鋼管橫向間距為2.2m，鋼管柱之間設(shè)橫縱向加強支撐。

③第三排在上承臺上沿橫向布置4根？覫800×20mm鋼管（鋼混結(jié)構(gòu)與梁體臨時固結(jié)），鋼管橫向間距為（4.25+4.65+4.25）m，墩身外3.4m各布置一根630鋼管柱;

④第四排設(shè)置在雙肢薄壁墩中間，間距4m采用工字鋼斜撐托架，距離墩邊3.4m設(shè)置？準630×10mm鋼管。鋼管柱之間設(shè)橫、縱向加強支撐，采用12槽鋼斜向連接，與柱筒聯(lián)結(jié)處焊接牢固，同時第三排鋼管柱之間設(shè)橫向加強支撐，加強支撐均采用？準219×4mm的鋼管，鋼管柱兩端設(shè)20mm厚的鋼板和加勁肋。

⑤下部基礎(chǔ)形式：第一、二、三、四排鋼管柱多數(shù)直接置于上、下轉(zhuǎn)盤上，部分置于基坑支護冠梁上，施工混凝土時注意預埋地腳螺栓，其他設(shè)置在承臺外需做條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸1.8m×1.8m×1.5m，地基滿足地基承載力要求。

⑥鋼管柱頂型鋼平臺承重縱梁采用雙拼56b工字鋼，橫梁36b工字鋼，平臺上搭設(shè)碗口腳手架，底?？v梁采用10×10cm方木，橫梁分配梁腹板位置采用12×15cm方木，其他底板空箱室位置采用10×15cm方木。底模板、內(nèi)模采用2cm竹膠板，箱梁外模采用定型鋼模板，定型鋼模板下采用I20a工字鋼支撐。

主橋0#塊支撐體系設(shè)計布置圖如圖3、圖4、圖5所示。

3 ?T構(gòu)箱梁0#塊支撐體系施工

3.1 墩外側(cè)6m型鋼架支架體系安裝

3.1.1 立柱安裝

支架采用30根63×1.0cm的鋼管立柱對稱布置在墩身兩側(cè)并平行于橫橋向軸線。上承臺上沿橫向安裝4根？準800×20mm的鋼管（鋼混結(jié)構(gòu)與梁體臨時固結(jié)），承臺施工時，按照立柱布置位置預埋地腳螺栓，并完成鋼筋混凝土立柱鋼筋預埋的施工。鋼管立設(shè)時準確測量出鋼管的平面位置，并用全站儀進行復核，鋼管立柱用全站儀控制垂直度，以保證結(jié)構(gòu)受力。

鋼管立柱間設(shè)置縱向、橫向水平花架聯(lián)桿，予以穩(wěn)固，使整個豎向支撐形成一個穩(wěn)定的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)。

3.1.2 分配梁安裝

第一、二、三排鋼柱筒上縱梁采用雙拼56b工字鋼，縱梁端與墩身預埋鋼板進行焊接，另一端擱置在鋼管柱上，雙拼工字鋼間用？準20螺栓間距2m連接起來。

橫梁采用墩兩側(cè)單36b工字鋼，長度12m，安裝間距60cm，為防止橫梁側(cè)向翻倒，使用U形螺栓防止兩側(cè)懸臂延伸段傾覆。

3.1.3 鋼平臺上碗口架安裝

定型鋼桁架模板下設(shè)間距為600mm的I20a橫梁，橫梁下設(shè)置1～1.8m碗口腳手架。

梁底板位置腹板處橫向間距30cm設(shè)立桿，其他位置間距為60cm，縱向立桿間距為60cm。豎向步距為0.6m，頂層步距為0.3m，底部縱橫桿距離地面高度不得超過30cm。支架搭設(shè)應(yīng)確保所有支架垂直，支架縱、橫向之間每隔6道用斜向剪刀撐進行連接，剪刀撐用鋼管和直角扣件、轉(zhuǎn)角扣件與支架牢整體固連接。豎向鋼管底部設(shè)置厚度為2cm鋼板或厚度為5cm硬質(zhì)雜木支墊，頂部設(shè)置可調(diào)平頂托，頂托上設(shè)置10cm×12cm方木作為縱向分配梁，縱梁上設(shè)置中心間距為25cm的10cm×10cm方木作為支撐橫梁。模板布置：采用122×244cm規(guī)格覆膜竹膠板，板厚2.0cm，竹膠板順橋向、由橋梁中心線向兩側(cè)鋪設(shè)，側(cè)模采用定型模板，模板自帶1.5m施工平臺。內(nèi)箱支架采用？準48mm扣件式鋼管腳手架，布置大致按縱橫向間距均為60cm，步距90-120cm進行，根據(jù)實際情況可適當調(diào)整。

3.2 墩間4m型鋼架支架體系及鋼支撐鎖定

①斜撐托架主墩雙肢薄壁墩間距4m采用斜撐托架（托架利用轉(zhuǎn)體時薄壁墩間抗剪斜撐I56a工字鋼）支撐，“又”形托架設(shè)計：順橋方向主墩兩側(cè)各設(shè)4個“又”牛腿支架，設(shè)置位置為對應(yīng)腹板下方，“×”斜撐采用單根56b工字鋼，頂上采用雙拼56b工字鋼，斜撐中間加固鋼平臺，鋼平臺上中心位置安裝？準63cm鋼柱筒支撐頂上雙拼56b工字鋼，間距2cm。

每個牛腿是通過螺桿，通長預埋在1.2m墩身內(nèi)外的6根？準32精軋螺紋鋼及螺帽錨固在墩兩側(cè)，再與墩身兩側(cè)預埋鋼板焊接在一起，預埋鋼板尺寸56cm*36cm*20mm，實現(xiàn)了雙肢薄壁墩形成臨時鎖定結(jié)構(gòu)，增強了整體穩(wěn)定性。

②分配梁安裝。

采用36b工字鋼作為支架橫梁，每側(cè)7根均勻布置，單根長度12m，間距60cm。橫梁在縱梁上接觸位置設(shè)置擋板和斜撐，防止橫梁側(cè)向翻倒，使用U形螺栓防止兩側(cè)懸臂延伸段傾覆。橫梁與縱梁相交處用20mm鋼板對工字鋼腹板加強，間距10cm，加強范圍大于縱梁寬度20cm。橫梁上按間距30cm鋪設(shè)10×10cm方木。

③模板安裝。

底模采用2cm后竹膠板，側(cè)模采用定型鋼模板，在縱向上分三塊，其中外側(cè)對稱兩塊澆筑完0#塊后用于節(jié)段澆筑施工，內(nèi)模采用竹膠板方木及型鋼肋木加固，內(nèi)模支撐采用腳手架。安裝細部圖如圖6、圖7。

4 ?后續(xù)施工工藝流程簡介

T構(gòu)箱梁0#塊支撐體系施工完成后進行箱梁鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑等施工，1-9#塊采用滿堂支架碗口對稱澆筑，箱梁完成后拆架后預留好墩梁結(jié)合的？準80cm鋼管立柱和墩間“×”形剛支撐，平衡配重后進行轉(zhuǎn)體，梁端就位至蓋梁上最后進行頂落梁安裝支座，主橋完成施工后拆除臨時固結(jié)及墩間鋼支撐。

5 ?實施效果檢驗

5.1 0#塊箱梁施工階段

①0#塊所用？準630×10mm鋼管柱、56b工字鋼、36b工字鋼、12槽鋼是公司自有周轉(zhuǎn)材料，約200噸，極大的提高公司物資的周轉(zhuǎn)次數(shù)，減少了碗口支架搭設(shè)數(shù)量，節(jié)約成本，為項目創(chuàng)效;

②采用鋼管立柱加型鋼作為平臺搭設(shè)碗口支架，安全可靠，支撐在承臺上的鋼管柱承受所有荷載，鋼管柱具有承載力大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，壓縮量少，施工快速等特點，能夠很好地適用于本橋的施工，澆筑完成0#塊混凝土后整體沉降≤1cm，整體穩(wěn)定性好。本橋上下承臺中間安裝轉(zhuǎn)體球鉸，實質(zhì)是分開結(jié)構(gòu)，在進行箱梁澆筑和拆架過程中要實時監(jiān)控應(yīng)力和位移測量，如采用滿堂碗口支架，監(jiān)控人員是無法進入到主橋墩范圍進行監(jiān)控，采用鋼管平臺方便監(jiān)控和轉(zhuǎn)體前的準備工作。

5.2 T構(gòu)箱梁拆架階段

本橋橋梁的跨度大，梁體重，無法一次性卸支架，拆架過程必須從橋懸臂端向橋中心對稱同步拆架，在拆架過程中橋梁會出現(xiàn)懸臂端逐漸增長的情況，從而使得橋梁的彎矩逐漸增加，梁端最大下?lián)狭繛?8.5cm，如果拆架不當很可能會使橋梁的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生失穩(wěn)的現(xiàn)象，損傷薄壁墩。采用？準800×20mm無縫鋼管柱在墩外墩梁臨時固結(jié)、雙肢墩間“X”形連接的技術(shù)改進，增強了薄壁墩的整體穩(wěn)定性，相當于將薄壁墩做大做強。拆架中部分不平衡力矩通過鋼管柱傳至下承臺上，確保160m滿堂支架7天內(nèi)安全平穩(wěn)完成拆除，梁端下?lián)现蹬c建模計算值一致。

5.3 T構(gòu)箱梁轉(zhuǎn)體階段

①卸除砂箱，清理轉(zhuǎn)體撐腳下部石英砂、三角撐鐵塊后，整個梁體處于自由狀態(tài)，通過14組500噸千斤頂來回頂落上承臺進行稱重試驗，稱出梁體存在較大不平衡力矩。稱重過程時間長，梁重、懸臂又長，梁體由靜態(tài)到動態(tài)過程存在較大危險，通過采用墩梁固結(jié)確保了安全。

②正式轉(zhuǎn)體過程中，轉(zhuǎn)體牽引力為950kN小于設(shè)計160t（轉(zhuǎn)動過程中所需牽引力：T2=2 f動GR/3D=1617kN=160t），實際轉(zhuǎn)體至90°后球鉸出現(xiàn)豎向位移，造成不平衡力矩隨角度及時間變化，轉(zhuǎn)體前的平衡配重會出現(xiàn)偏差，原來下?lián)狭啃〉拇罄锍潭讼陆?，下?lián)狭看蟮男±锍搪仙D(zhuǎn)體就位后和平衡配重下?lián)蠑?shù)據(jù)相差30cm。大跨度大角度超重小半徑梁體轉(zhuǎn)體施工中不平衡力矩存在不確定性，需要增加雙肢薄壁墩的安全儲備，墩梁固結(jié)和雙肢墩間鎖定有效解決了不確定因素，確保轉(zhuǎn)體平穩(wěn)順利。

6 ?結(jié)束語

南寧市亭洪路上跨鐵路立交橋左、右幅主橋分別于2018年9月27日、2018年11月7日成功轉(zhuǎn)體并精準就位，轉(zhuǎn)體過程平穩(wěn)有序，兩側(cè)梁端一次到達設(shè)計線位誤差僅為12mm，亭洪立交橋主橋成功轉(zhuǎn)體，創(chuàng)下多個全國第一。通過本項目大跨度T構(gòu)梁轉(zhuǎn)體0#塊支撐設(shè)計及施工技術(shù)的實踐，總結(jié)了一些技術(shù)創(chuàng)新和工藝總結(jié)值得在類似轉(zhuǎn)體橋施工中廣泛應(yīng)用。

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