干溝大橋合龍方案及等彎矩配重設(shè)計(jì)分析

(中鐵貴州旅游文化發(fā)展有限公司,貴州 黔南州 551206)

中鐵大道干溝大橋?yàn)橹魉疤J笙”造型（3×30m+97.5 m×2）的斜拉橋，合龍段箱梁為單箱三室斜腹板截面，頂板寬25m，底板為15.77m，梁高3m?，F(xiàn)澆段長3.4m，為了全橋箱梁縱向預(yù)應(yīng)力張拉，設(shè)計(jì)1.3m的后澆帶，待全橋縱向預(yù)應(yīng)力張拉結(jié)束后澆筑后澆帶。邊跨3#墩側(cè)現(xiàn)澆段采用墩旁托架作受力支架，故全橋采用跨越式貝雷梁作合龍吊架，采取臨時(shí)鎖定3#墩至6#臺的支座，等彎矩配重邊跨現(xiàn)澆段偏心澆筑。

一、合龍方案和等彎矩配重原理概述

（一）合龍方案概述

為了保證引橋90m現(xiàn)澆梁先施工，在主橋現(xiàn)澆段預(yù)留1.3m后澆筑帶，以便給主橋縱向預(yù)應(yīng)力張拉提供操作空間，但同時(shí)也給主橋合龍和邊跨現(xiàn)澆帶澆筑帶來了施工技術(shù)難度。采用12組雙拼貝雷梁跨越合龍段和現(xiàn)澆段支承在3#墩上，通過40cr吊桿、分配量和掛籃底籃組合成合龍吊架，將合龍段吊點(diǎn)反力通過貝雷梁巧妙的傳至邊墩，實(shí)現(xiàn)合龍段安全合龍。

（二）邊跨現(xiàn)澆段等彎矩配重概述

由于3#墩側(cè)邊跨設(shè)計(jì)有1.3m后澆帶供主橋縱向預(yù)應(yīng)力張拉，故現(xiàn)澆段混凝土澆筑時(shí)全由墩旁托架受力。為解決邊跨現(xiàn)澆段偏心澆筑的問題，采用臨時(shí)鎖定3#墩和6#臺的支座，在支座處產(chǎn)生水平力，在墩底產(chǎn)生順時(shí)針彎矩平衡掉現(xiàn)澆段混凝土逆時(shí)針方向彎矩，保證現(xiàn)澆段混凝土澆筑安全。

二、跨越式貝雷梁合龍吊架研究

（一）跨越式貝雷梁合龍吊架

在22#節(jié)段與3#墩梁頂之間采用12組雙拼貝雷梁跨越合龍段與邊跨現(xiàn)澆段，40cr絲桿做前后吊桿與底籃前后托梁和縱梁組成跨越式貝雷梁合龍吊架，吊桿上下采用雙拼槽鋼加工分配梁錨固，其合龍吊架立面圖，如圖1所示。

圖1 合龍吊架立面圖

（二）合龍吊架工藝原理分析

后澆帶位于主橋邊跨現(xiàn)澆段支座范圍內(nèi)，邊跨現(xiàn)澆段及合龍段施工完成后，邊墩支座均未受力，為避免邊跨墩旁托架及支架受到合龍段施工荷載傳遞的影響，將貝雷梁跨越安裝于主橋懸臂端及引橋邊墩箱梁上，作為合龍段施工吊架前吊桿的錨固梁。合龍段施工時(shí)，合龍吊架后吊桿的荷載傳至主梁懸臂端，前吊桿的荷載通過跨越式貝雷梁巧妙傳至懸臂節(jié)段和引橋箱梁上，合龍段施工時(shí)邊跨現(xiàn)澆段不參與受力，保證了施工安全。

合龍吊架施工流程：施工準(zhǔn)備→施工掛籃前移至合龍段→合龍段配重→合龍段勁性骨架臨時(shí)鎖定→跨越式貝雷梁安裝→合龍吊架前后吊桿安裝→底籃體系轉(zhuǎn)換為前后吊桿錨固→拆除掛籃主桁架→合龍吊架外側(cè)模板安裝→合龍段鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道安裝→合龍段內(nèi)模板安裝→合龍段臨時(shí)張拉→合龍段混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)。合龍吊架模型，如圖2所示。

圖2 合龍吊架模型圖

（三）跨越式合龍吊架與傳統(tǒng)方案對比分析

傳統(tǒng)合龍方案是在邊跨無后澆帶工況下，通過掛籃底籃和側(cè)模板改裝作合龍段合龍吊架，合龍段施工荷載和混凝土的重量通底籃過前后吊桿傳至跨現(xiàn)澆段和懸臂節(jié)段底板上。由于干溝大橋邊跨設(shè)計(jì)有1.3m后澆帶，傳統(tǒng)的合龍方案將一部分力傳至邊跨托架上，加大了邊跨托架的受力負(fù)擔(dān)，增大了安全風(fēng)險(xiǎn)，故設(shè)計(jì)了一種跨越式貝雷梁合龍吊架，有效避免了常規(guī)合龍吊架對邊跨現(xiàn)澆段箱梁及支架的影響，回避了掛籃合龍時(shí)掛籃自重對主梁應(yīng)力及懸臂端撓度的影響，確保了主橋施工的安全質(zhì)量及成橋線形。采用跨越式貝雷梁合龍技術(shù)，對比傳統(tǒng)合龍方案節(jié)省施工工期7天，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本20余萬元。

三、等彎矩配重技術(shù)研究

（一）等彎矩配重技術(shù)原理分析

等彎矩平衡邊跨現(xiàn)澆段混凝土偏心澆筑施工的原理是在邊墩支座墊石與抗震擋塊處采用雙拼工字鋼為分配梁，通過絲桿螺帽對拉緊前后分配梁實(shí)現(xiàn)將邊墩和引橋箱梁固結(jié)，在臺背處借助伸縮縫鋼筋將箱梁與橋臺連接，當(dāng)邊跨邊墩偏心受力時(shí)，由于引橋箱梁與邊墩和橋臺固結(jié)限位，將會在邊墩上產(chǎn)生與墩偏位位移反方向的反力，其反力對墩底產(chǎn)生的彎矩將與現(xiàn)澆段混凝土對邊墩偏心的彎矩平衡。對拉絲桿所產(chǎn)生的反力隨著邊跨現(xiàn)澆段澆筑的混凝土增大而增大，其反力對邊墩底彎矩與現(xiàn)澆段混凝土重力對邊墩中心彎矩相等。其受力平衡方程為： G為現(xiàn)澆段混凝土重，d為現(xiàn)澆段重心至邊墩距離，其中 隨G大小變化而變化。

（二）等彎矩配重設(shè)計(jì)分析

墩梁固結(jié)桁架由雙拼工25b工字鋼、橫向連接板、對拉絲桿、錨固墊板和螺帽構(gòu)成。對拉桿采用40cr絲桿。邊跨現(xiàn)澆段邊墩上桁架與墊石和抗震擋塊組成約束引橋箱梁與邊墩形成固結(jié)。引橋箱梁伸縮縫鋼筋焊接將箱梁與橋臺形成約束。引橋全箱梁形成支座不能滑動(dòng)，邊墩與橋臺處形成臨時(shí)固結(jié)體系。邊墩支座墊石與抗震擋塊處共設(shè)計(jì)6對拉桿將引橋箱梁端頭固結(jié)在邊墩上。邊墩固結(jié)立面，如圖3所示。

圖3 邊墩固結(jié)立面圖

圖4 荷載示意圖

圖5 組合（最大值）強(qiáng)度計(jì)算

圖6 剪力-Z強(qiáng)度計(jì)算

圖7 剛度計(jì)算分析結(jié)果

圖8 整體穩(wěn)定性計(jì)算

四、合龍吊架受力計(jì)算

采用Midascivl建立力學(xué)模型，荷載示意如圖4所示。強(qiáng)度計(jì)算，如圖5、6所示，，合格；剛度計(jì)算，如圖7所示合格；整體穩(wěn)定性計(jì)算如圖8所示Mode1=9>2，合格。

五、結(jié)束語

采用跨越式貝雷梁做合龍吊架和等彎矩配重原理成功應(yīng)用于中鐵大道干溝大橋邊跨混凝土偏心澆筑和和龍段施工，應(yīng)用后安全可靠，合龍段合龍后質(zhì)量好，值得同類似結(jié)構(gòu)橋梁引用。