超大體積0#塊組合式支架施工關(guān)鍵技術(shù)

摘要：六景郁江特大橋主墩0#塊截面高、長度長、施工荷載大，支架設(shè)計(jì)要求高，施工技術(shù)難度大。文章結(jié)合該工程0#塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和現(xiàn)場施工條件，提出了支架設(shè)計(jì)方案，并采用有限元軟件對支架進(jìn)行驗(yàn)算分析。結(jié)果表明：支架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度滿足規(guī)范要求，在實(shí)際工程中取得了較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：六景郁江特大橋；超大體積；0#塊；組合式支架

中圖分類號：U445.4 A 20 064 3

0 引言

大力發(fā)展交通運(yùn)輸事業(yè)、建立四通八達(dá)的現(xiàn)代交通網(wǎng)絡(luò)對經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展、縮小地區(qū)差別具有重要意義。橋梁工程的飛速進(jìn)步，對于地域連接、橫跨險(xiǎn)峻地勢、跨越交通要道具有關(guān)鍵作用，因此對稱平衡懸臂法施工的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱型截面連續(xù)梁由此得以廣泛應(yīng)用。作為變截面連續(xù)梁橋，增大支點(diǎn)附近梁高既對梁體恒載引起的截面內(nèi)力影響不大，也對橋下凈空無甚妨礙，跨度也可更大。大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁在采用懸臂法施工時(shí)，存在墩梁臨時(shí)固結(jié)和簡支轉(zhuǎn)連續(xù)的體系轉(zhuǎn)換工序，因此更應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，施工更加復(fù)雜［1-4］。本文以新建南玉鐵路六景郁江特大橋斜拉橋0#塊支架施工為依托，參考類似工程支架施工經(jīng)驗(yàn)，對鋼管立柱支架進(jìn)行設(shè)計(jì)及施工技術(shù)研究，為以后超大體積0#塊支架施工提供經(jīng)驗(yàn)參考。

1 工程概況

新建南玉鐵路六景郁江特大橋全橋長 11.465 km，為雙線無砟軌道高速鐵路，設(shè)計(jì)速度 350 km/h。主橋采用（41.75+109+320+109+ 41.75） m雙塔雙索面五跨鋼混部分斜拉橋跨越郁江主航道，P3和P4為斜拉橋的兩個(gè)主墩，主梁截面為單箱雙室直腹板箱梁。0#塊長 22 m，中支點(diǎn)截面梁高 14.5 m，中支點(diǎn)處梁體設(shè)置厚 4.0 m的隔墻，梁底下緣按拋物線變化，底板寬度為 12.2 m，頂板寬度為 15.2 m。箱梁梁體采用C60鋼筋混凝土，0#段為縱向、橫向、豎向三向預(yù)應(yīng)力體系，設(shè)計(jì)方量為 2 185 m3。0#塊截面高、長度長、施工荷載大，支架設(shè)計(jì)要求高，施工技術(shù)難度大。

2 0#塊施工方案設(shè)計(jì)

2.1 支架結(jié)構(gòu)布置

0#塊支架利用墩側(cè)的6根臨時(shí)支墩鋼管柱進(jìn)行搭設(shè)，支架對稱布置，每側(cè)設(shè)置3根 φ1 400× 20 mm螺旋鋼管的混凝土鋼管柱。鋼管柱橫向間距為 5.1 m，順橋向間距為 12.4 m。鋼管立柱之間按構(gòu)造要求焊接水平橫向支撐，連接材料采用φ820× 10 mm螺旋管，鋼管立柱內(nèi)填充C50微膨脹混凝土，鋼管立柱梁底與承臺、頂部與0#塊采用鋼筋混凝土錨固連接，0#塊施工時(shí)作為受力支撐立柱，澆筑后作為懸臂梁部施工的體外固結(jié)。

鋼管立柱頂部設(shè)置I20工字鋼排架，在排架上部放置 10 cm× 10 cm方木作為底模分配梁；在排架下部，設(shè)置雙拼I56a作為承重梁，承重梁下方設(shè)置4拼I20a組成卸落塊。承重托架采用I56a和 φ425 mm× 10 mm螺旋管構(gòu)成的牛腿焊接而成，實(shí)現(xiàn)一排支架設(shè)計(jì)，完成整個(gè)0#塊施工。如圖1、圖2所示。

2.2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

使用有限元軟件對支架進(jìn)行建模分析。鋼管立柱與承臺采用固結(jié)，與各主分配梁型鋼、斜腿支撐鋼管等采用剛性連接。支架需承受的荷載有：結(jié)構(gòu)自重荷載、施工機(jī)具、振搗混凝土的振動(dòng)荷載、澆筑混凝土的沖擊荷載、風(fēng)荷載等［5-7］。0#塊支架模型如圖3所示。

排架應(yīng)力分析如圖4所示。由圖4可知，最大組合應(yīng)力為 190 MPa，小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa，受力符合要求。

托架橫梁3I56a工字鋼應(yīng)力分析如圖5所示。由圖5可知，最大組合應(yīng)力為 204 MPa，小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa，受力符合要求。

斜牛腿 φ820 mm× 10 mm鋼管應(yīng)力分析如圖6所示。由圖6可知，最大組合應(yīng)力為 113 MPa，小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa，受力符合要求。

連接系 φ820 mm× 10 mm鋼管應(yīng)力分析如圖7所示。由圖7可知，最大組合應(yīng)力為 185 MPa，小于Q235鋼材容許應(yīng)力 215 MPa，受力符合要求。

鋼管立柱采用在 φ1 400 mm× 20 mm鋼管內(nèi)灌注C50混凝土形成鋼管混凝土構(gòu)件，受力分析如下頁圖8所示。由圖8可知，最大組合應(yīng)力為 21 MPa，小于混凝土容許應(yīng)力 41 MPa，受力符合要求。

鋼管立柱軸力分析如圖9所示。由圖9可知，最大軸力為 7 202 kN，不考慮鋼管立柱混凝土的作用，鋼管柱可承受荷載為：0.72×140× 86 708/1 000= 8 740 kN，故鋼管柱整體穩(wěn)定性較好。

3 0#塊支架施工工藝

0#塊組合式支架根據(jù)施工工藝，可分為以下步驟［8-9］：

（1）安裝支架預(yù)埋件：在承臺澆筑前預(yù)埋鋼管樁柱腳6個(gè)，柱腳采用鋼板配置錨固筋的方式；墩身施工時(shí)，在墩側(cè)面根據(jù)設(shè)計(jì)位置預(yù)埋爬錐組合件，爬錐組合件由爬錐及連接桿組成。

（2）鋼管立柱接高安裝：在墩身施工完成后，安裝承臺柱腳連接鋼管立柱，然后進(jìn)行立柱接高，同步安裝鋼管連接系，鋼管樁內(nèi)灌注標(biāo)號為C50微膨脹混凝土。

（3）鋼管立柱斜撐安裝：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，下料加工斜撐構(gòu)件，將鋼管外斜撐和鋼管內(nèi)斜撐安裝在鋼管樁的頂部。

（4）分配縱梁鋪設(shè)：在每側(cè)3根鋼管立樁頂部的縱橋向開設(shè)方孔，用于穿入分配縱梁，然后在縱梁下方焊接支撐鋼板；將外斜撐和內(nèi)斜撐的一頭焊接于縱梁底部，一端焊接在支撐與鋼管立柱上，形成三角支撐體系。

（5）承重橫梁鋪設(shè)：按設(shè)計(jì)位置，在分配縱梁上設(shè)置卸落塊，而后鋪設(shè)6根承重橫梁，接觸位置采用焊接相連。

（6）托架排架鋪設(shè)：在支撐橫梁上方安裝用于分配荷載的順橋向方向擺放的鋼結(jié)構(gòu)排架。鋼結(jié)構(gòu)排架包括中排架和邊排架，其中，中排架布置于支撐橫梁上方以及鋼筋鋼管樁立柱之間；邊排架位于鋼筋鋼管樁立柱正上方，被鋼管柱截為兩段；中排架和邊排架均采用變高排架。

（7）安裝底模系統(tǒng)：在鋼結(jié)構(gòu)排架上方拼接竹膠板并與鋼結(jié)構(gòu)排架固定，充當(dāng)0#塊的底膜。

各結(jié)構(gòu)之間采用焊接方式，焊縫滿足設(shè)計(jì)要求。扶墻件鋼管采用爬錐結(jié)構(gòu)與墩身進(jìn)行固定，安裝時(shí)注意平整度控制。

支架各部件施工完成后，進(jìn)行專項(xiàng)檢查及驗(yàn)收，滿足要求后，分級進(jìn)行預(yù)壓，以檢驗(yàn)支架結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

六景郁江特大橋0#塊組合式支架施工，利用承臺預(yù)埋鋼筋，解決占地與支承的不便；采用多支墩的方式進(jìn)行錨固，減少墩身受力，降低支點(diǎn)附近的負(fù)彎矩值，增強(qiáng)穩(wěn)定性。該支架充分利用承臺尺寸，采用承臺預(yù)埋鋼筋，設(shè)置多個(gè)臨時(shí)支墩，在支墩基礎(chǔ)上，安裝托架和排架，不涉及墩身鋼筋調(diào)整，結(jié)構(gòu)從上至下清晰明了，又兼具臨時(shí)固結(jié)和支架雙重功能，更方便適用。

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收稿日期：2022-10-20