大跨徑連續(xù)橋邊跨直線段現(xiàn)澆支架施工分析

丁東東

(寧德市路橋建設(shè)有限公司，福建 寧德 352000）

0 引言

大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁因具備行車舒適、受力合理、用材節(jié)約、造型簡潔美觀、結(jié)構(gòu)輕盈、建筑高度小、配筋少、抗震強等優(yōu)點，在國內(nèi)各種等級公路鐵路橋梁建設(shè)中被廣泛采用[1]。懸澆連續(xù)箱梁邊跨直線段模板支架平臺搭設(shè)方式有多種，如滿堂支架法、鋼管柱支架法、三角托架法等，在實際施工中，需要根據(jù)墩臺結(jié)構(gòu)形式及地形地質(zhì)等因素，選擇適宜的搭設(shè)方式[2]。國省干線（聯(lián)七線）公路金鐘大橋橋址處為溝谷地貌，地形起伏大，受地形因素影響，終點橋臺處邊跨現(xiàn)澆直線段無法按上述三種常規(guī)支架方法施工。為克服常規(guī)支架施工方法的不足，該橋借鑒三角托架法，利用原0#塊托架平臺分配橫梁型鋼，現(xiàn)場制作三角斜撐支架。

1 工程概況

金鐘大橋跨越溪流，橋梁總長213.5m。上部結(jié)構(gòu)采用變截面連續(xù)剛構(gòu)箱梁，跨度為55m+95m+55m，箱梁橫斷面為單箱單室直腹板，下部構(gòu)造采用空心薄壁墩，基礎(chǔ)為灌注樁基礎(chǔ)、擴大基礎(chǔ)。起點臺采用柱臺，終點臺采用U 臺擴大基礎(chǔ)。該橋箱梁0#節(jié)段采用三角托架施工，兩側(cè)邊跨各有6.4m 的現(xiàn)澆直線段。

橋址區(qū)屬低山剝蝕及溝谷地貌，切割強烈，地形起伏大，一般高程介于351～435m 之間。該橋橫跨一條東西流向的河谷，兩側(cè)自然山坡坡度為50～60°，山體陡峭，強—中風(fēng)化巖層廣泛出露。起點臺側(cè)場地條件充裕，場地土壤較為堅實，平整硬化后便可直接采用碗扣式滿堂支架方式進行邊跨直線段施工。終點側(cè)橋臺處于坡麓，地勢陡峭，采用U 臺擴大基礎(chǔ)，可保證基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，但橋臺前緣邊跨直線段可用于支架施工的場地長度僅為2～3m，支架限制高度為3m，無法采用常規(guī)滿堂支架法施工。終點臺地形地貌見圖1。

圖1 終點臺地形地貌圖

2 終點臺邊跨現(xiàn)澆直線段支架方案

2.1 方案設(shè)計

終點臺邊跨現(xiàn)澆直線段長度為6.4m，重量為194.49t，扣除支撐在橋臺上的1.4m，支撐在支架上的混凝土箱梁的重量為126.09t。由于支架在工作狀態(tài)下需承受支架模板自重、梁體自重、施工荷載和沖擊荷載，所以需要保證支架具有足夠的剛度、強度和穩(wěn)定性。為此，設(shè)計了兩種支架布置方案。

方案一：鋼管支架法。在梁段兩端設(shè)置直徑600mm 的鋼管作為立柱，原0#塊托架平臺分配橫梁雙拼36b 工字型鋼作為縱梁，在縱梁上均勻布置橫向分配梁以形成支架平臺（見圖2）。該方法對梁段長度和支架高度無限制，但往跨中一側(cè)的鋼管柱基礎(chǔ)需要坐落在山坡上，需要在山坡上另行開挖平臺。該處地勢險峻，若采用爆破手段，會對橋臺基礎(chǔ)巖層造成擾動，存在一定的風(fēng)險。

圖2 方案一示意圖

方案二：三角斜托架法。常規(guī)平衡三角托架多用高墩，不受支架高度限制，可形成完整的閉環(huán)穩(wěn)定三角結(jié)構(gòu)，但為了抵消墩臺彎矩，需要在另一側(cè)施加平衡配重。該大橋終點臺邊跨直線段受地形限制，支架高度僅為3m，終點橋臺為重力式橋臺，無條件設(shè)置平衡配重。因此，對方案二進行適當(dāng)調(diào)整：利用原0#塊托架平臺分配橫梁雙拼36b 工字型鋼，制作三角斜托架，用剛性混凝土基礎(chǔ)取代下節(jié)點，從而達到降低支架高度的目的（見圖3）。并且，該方案能夠充分利用場地條件，將下節(jié)點位置前移，使支架受力后，重心位置處于支架下節(jié)點與橋臺中間，不會對橋臺增加額外彎矩，不需要考慮平衡配重。

圖3 方案二示意圖

2.2 方案比選

根據(jù)表1 可知，方案一需要在坡面上爆破開挖工作面作為鋼管柱基礎(chǔ)，但山坡陡峭，施工作業(yè)極不安全，且爆破易對橋臺處基礎(chǔ)地基造成擾動，存在不確定因素；方案二中的三角斜托架受載后會產(chǎn)生梁段方向的傾覆力矩，需采用可靠的方式連接支架與墩臺，利用墩臺的自重抵消傾覆力矩，以維持支架平衡。雖然兩個方案都存在一定的不足，但方案二可兼顧安全、經(jīng)濟實用性，并能一定程度上加快橋梁施工進度，故采用方案二，即采用三角斜托架法。支架平臺尺寸見圖4、圖5。

表1 方案比選表

圖4 側(cè)立面圖（單位：cm）

圖5 橫斷面圖（單位：cm）

3 支架施工技術(shù)

3.1 支架計算

終點臺邊跨現(xiàn)澆直線段長度為6.4m，重量為194.49t，扣除支撐在橋臺上的1.4m，支撐在支架上的混凝土箱梁重量為126.09t，模板自重1.2kN/m2，施工荷載取值2.5kN/m2，沖擊荷載取值2kN/m2，永久荷載取分項系數(shù)1.2，可變荷載取分項系數(shù)1.4，采用邁達斯整體建模方式進行驗算（見圖6）。從表2 托架結(jié)構(gòu)受力驗算結(jié)果可知，支架主要構(gòu)件最大應(yīng)力值及變形量均小于設(shè)計值，符合設(shè)計要求。

圖6 支架平臺模型圖

表2 托架結(jié)構(gòu)受力驗算結(jié)果

3.2 支架安裝

第一，開展終點臺臺帽和支架基礎(chǔ)施工時，需預(yù)埋托架縱梁和斜撐桿連接鋼板，并采用U 型鋼筋錨固，以保證支架與墩臺之間穩(wěn)固連接[3]。

第二，利用原0#塊托架平臺分配橫梁雙拼36b 工字型鋼作為斜撐、立柱和縱梁，型鋼拼縫焊接，并每隔50cm 在腹板處焊接加勁板補強。各個節(jié)點的連接采用焊接方式，其中斜撐和縱梁節(jié)點處需增設(shè)抗剪塊。

第三，鋪設(shè)橫向分配梁，鋪設(shè)底板模板[4]。

第四，支架安裝完成后，需預(yù)壓24 小時，以達到消除非彈性變形及測量彈性變形量的目的，并為后續(xù)的直線段箱梁模板調(diào)整提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。支架預(yù)壓荷載按梁重的1.2 倍計，以砂袋為加載物，加載的荷載分布強度與梁的荷載強度分布一致。

第五，預(yù)壓24 小時后，卸載砂袋。

第六，根據(jù)預(yù)壓期測量結(jié)果，調(diào)整底板模板標(biāo)高，安裝側(cè)模板，轉(zhuǎn)入箱梁施工[5]。

第七，中邊跨合龍段完成，且完成體系轉(zhuǎn)換后，方可拆除支架。

4 結(jié)語

目前國省干線（聯(lián)七線）公路金鐘大橋已順利合龍并通車使用，經(jīng)實踐檢驗，該施工方法大膽創(chuàng)新地將平衡三角托架施工技術(shù)改進成斜托架施工技術(shù)，克服了邊跨直線段現(xiàn)澆施工場地受限和托架高度受限等不利因素，有效規(guī)避了常規(guī)三角托架需增設(shè)平衡配重的使用條件，并充分利用場內(nèi)原材料，提升了材料設(shè)備的周轉(zhuǎn)使用率，安全、高效、經(jīng)濟地完成了邊跨直線段現(xiàn)澆施工，取得了較高的社會效益與經(jīng)濟效益?？梢哉f，金鐘大橋的順利竣工，為國內(nèi)山區(qū)及場地條件復(fù)雜的墩臺處邊跨直線段施工提供了有益借鑒。