白洋長(zhǎng)江公路大橋北塔上橫梁施工技術(shù)

陳偉

摘要 湖北白洋長(zhǎng)江公路大橋北索塔采用鋼筋混凝土門型框架結(jié)構(gòu)，索塔設(shè)上下兩道橫梁。文章簡(jiǎn)要闡述了白洋長(zhǎng)江公路大橋北索塔上橫梁塔梁同步空中膺架法現(xiàn)澆施工工藝，上橫梁分兩次澆筑。采用有限元分析軟件進(jìn)行施工過(guò)程模擬分析，選擇最佳的預(yù)應(yīng)力分批張拉方案，輕量化現(xiàn)澆膺架設(shè)計(jì)，降低上橫梁混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)，保證施工質(zhì)量，可為類似工程提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 公路橋梁;上橫梁;施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）01-0174-03

0 引言

白洋長(zhǎng)江公路大橋是宜昌至張家界公路在湖北省宜昌市境內(nèi)跨越長(zhǎng)江的通道，是國(guó)家高速G59的控制線節(jié)點(diǎn)工程，是湖北省骨架公路網(wǎng)中的重要組成部分。白洋長(zhǎng)江公路大橋于2016年8月動(dòng)工興建，2019年11月主橋合龍，2020年10月交工驗(yàn)收，2021年2月9日通車試運(yùn)營(yíng)。白洋長(zhǎng)江公路大橋主橋?yàn)橹骺? 000 m的單跨鋼桁梁懸索橋，北索塔上橫梁塔梁采用同步空中膺架法現(xiàn)澆施工工藝，施工經(jīng)驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值。

1 工程概況

白洋長(zhǎng)江公路大橋北索塔采用鋼筋混凝土門型框架結(jié)構(gòu)，塔高142.5 m，混凝土標(biāo)號(hào)C50。索塔共設(shè)上下兩道橫梁，其中上橫梁采用單箱單室截面預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁寬7.0 m，高7.0 m，底面長(zhǎng)度31.18 m，混凝土總方量約1 550 m3，橫梁底部設(shè)置1.5 m裝飾塊。梁內(nèi)共布置50束15.2-19低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨固點(diǎn)設(shè)在塔柱外側(cè)壁。北索塔上橫梁構(gòu)造設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

2 總體施工方案概述

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，北索塔上橫梁采用空中膺架、塔梁同步澆筑方案，共分兩層澆筑，其中裝飾塊水平層1.5 m+上橫梁第一次3.5 m同塔柱31#節(jié)段一次澆筑，剩余上橫梁3.5 m與塔柱32#節(jié)段同步澆筑，塔柱側(cè)面的豎向裝飾塊在上橫梁施工完成后進(jìn)行澆筑?；炷翝仓瓿?，分批張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。

3 主要施工方法

3.1 現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)及施工

上橫梁支架采用斜腿支撐系統(tǒng)，主要由鋼管斜腿、縱向撐桿、柱間平聯(lián)、卸荷砂筒、型鋼縱橫梁、貝雷架及工字鋼分配梁等組成。

斜腿支撐系統(tǒng)由6根Φ820×10 mm鋼管及6排（單側(cè)三排）2[40b型鋼共同組成斜腿體系，縱橫橋軸向均按3×2布設(shè)，鋼管間采用法蘭盤連接;鋼管斜腿縱向布置3道Φ325×8 mm鋼管平聯(lián)，與鋼管立柱形成剛架結(jié)構(gòu)，型鋼斜腿縱向采用[40b組成平聯(lián);三排斜腿兩側(cè)排斜腿布置塔柱腹板上，中間排布置在塔柱中軸線上[1]。

斜腿根部設(shè)塔柱間橫向撐桿，塔內(nèi)設(shè)塔內(nèi)橫撐（根部塔柱內(nèi)腔內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置塔內(nèi)橫撐），均采用Φ630×

8 mm鋼管;鋼管立柱頂端布設(shè)2I56b工字鋼橫梁，橫梁上安置卸載沙筒，沙筒上布設(shè)2I56b工字鋼縱向分配梁，縱向分配梁上安設(shè)貝雷梁作為橫向分配梁（22片）。在貝雷梁上布設(shè)縱向2I25b工字鋼，工字鋼上再分配橫向I10的工字鋼作加勁肋，最后在I10工字鋼上鋪設(shè)6 mm鋼板形成底模。支架鋼材材質(zhì)均為Q235。現(xiàn)澆支架總體設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

采用Midas civil有限元分析軟件整體建模分析，現(xiàn)澆支架各桿件最不利荷載作用下應(yīng)力均小于規(guī)范設(shè)計(jì)允許應(yīng)力，支架整體最大變形19 mm（見(jiàn)圖3），一階屈曲穩(wěn)定荷載系數(shù)為11.9>4（見(jiàn)圖4），整體強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足施工要求。

為減少高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高支架焊接質(zhì)量和安裝效率，三角斜腿膺架采用廠內(nèi)預(yù)裝成排架，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后利用索塔施工塔吊分片進(jìn)行吊裝安裝，然后依次吊裝安裝貝雷梁、型鋼分配梁及模板系統(tǒng)?？紤]支架整體剛度較大，施工過(guò)程中未對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，僅根據(jù)支架彈性變形模擬計(jì)算結(jié)果，在底模安裝前進(jìn)行支架預(yù)拱度設(shè)置（見(jiàn)圖5）。

3.2 模板系統(tǒng)及鋼筋安裝施工

上橫梁模板分為底板底模板（含裝飾塊底板）、頂板底模板及側(cè)模施工。底板底模采用現(xiàn)澆膺架支架支撐，頂板底模采用橫梁內(nèi)滿堂式腳手架支撐。橫梁外模板采用定型鋼模板，厚度6 mm，內(nèi)側(cè)模板采用大塊組合鋼模板，倒角位置采用異性鋼模，頂板底模板采用1.5 cm竹膠板，10×10 cm木方按30 cm間距布置小分配梁，順橋向采用I10型鋼大分配梁，安裝均采用塔吊進(jìn)行分塊定位安裝。模板安裝完成后，同時(shí)綁扎橫梁鋼筋和塔柱31#、32#節(jié)段鋼筋，橫梁鋼筋先綁扎裝飾塊、橫梁底板及腹板鋼筋，第一次混凝土澆筑完成后，再綁扎橫梁頂板鋼筋[2]。

3.3 混凝土分層澆筑施工

上橫梁混凝土由2臺(tái)地泵通過(guò)分別附著布置在上、下游塔柱上的泵管垂直泵送至上橫梁。通対泵管向上橫梁及對(duì)應(yīng)塔柱內(nèi)布料，布料區(qū)域范圍利用泵管、三通管和軟管進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，分層進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度不大于30 cm。每次混凝土澆筑完成后，采用已布置的上橫梁自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行14天灑水保濕養(yǎng)護(hù)。

3.4 預(yù)應(yīng)力施工

該橋上橫梁預(yù)應(yīng)力束均設(shè)計(jì)為通長(zhǎng)束，設(shè)計(jì)數(shù)量為50束15.2-19低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其分布位置主要為上橫梁底部32束，頂部18束，錨下張拉控制應(yīng)力為0.75Rby=1 395 MPa，每束張拉力為3 686 kN。鋼束錨固端分別位于塔柱31#、32#節(jié)段外側(cè)壁。為降低上橫梁底板混凝土在第二次混凝土澆筑過(guò)程中的開裂風(fēng)險(xiǎn)，采用有限元分析軟件分別對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束不同的張拉工況進(jìn)行模擬分析，選擇最佳張拉順序，確定最佳張拉方案（見(jiàn)圖6）。

上橫梁混凝土澆筑完成后，對(duì)混凝土進(jìn)行連續(xù)7天24 h保濕養(yǎng)護(hù)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的90%以上時(shí)開始第一批16束預(yù)應(yīng)力張拉施工。張拉采用智能張拉系統(tǒng)按以下順序和原則進(jìn)行：先從靠近底板中部向上、下緣依次張拉，底板兩側(cè)同一高度預(yù)應(yīng)力鋼束對(duì)稱張拉。第二次混凝土澆筑完成后張拉頂板、腹板18束鋼束，張拉順序與原則與第一批張拉鋼束相同，最后張拉腹板底部第三批16束鋼束。每批次張拉完成后24 h內(nèi)完成預(yù)應(yīng)力管道壓漿和封錨，完成上橫梁全部施工[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)白洋長(zhǎng)江公路大橋北塔上橫梁空中膺架設(shè)計(jì)與施工方案，介紹了上橫梁支架的總體設(shè)計(jì)及上橫梁施工。從工程實(shí)際實(shí)施效果來(lái)看，對(duì)剛度較大的空中膺架不進(jìn)行預(yù)壓，僅根據(jù)支架彈性變形模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行底模預(yù)抬，上橫梁混凝土澆筑后各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。通過(guò)有限元分析軟件對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉方案的不同張拉工況進(jìn)行模擬計(jì)算和對(duì)比分析，選擇最優(yōu)張拉方案，不僅能減小支架荷載，提高施工安全性，同時(shí)能最大限度降低上橫梁底板混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙成貴.公安長(zhǎng)江大橋主塔上橫梁施工技術(shù)[J].上海公路，2019（3）：41-45+4.

[2]張德致，張敏，代皓，等.黃岡公鐵兩用長(zhǎng)江大橋橋塔上橫梁施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2013（3）：5-10.

[3]薛光雄.公路橋梁施工系列手冊(cè)：懸索橋[M].北京：人民交通出版社，2014.