跨200m 超大跨度連續(xù)剛構(gòu)施工工藝技術(shù)研究

程旭CHENG Xu

（中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司，唐山 064000）

0 引言

目前我國大跨度橋梁主要有斜拉橋、懸索橋、系桿拱橋和連續(xù)梁，其中斜拉橋和懸索橋適用于跨度超過300m以上的橋型，優(yōu)點是橋梁單跨跨度較大，橋型美觀，缺點是造價較高，施工工序復(fù)雜，對施工技術(shù)水平要求較高；系桿拱橋和連續(xù)梁適用于跨度位于100-300m 的橋型，但相比于系桿拱橋，連續(xù)梁橋有著施工進(jìn)度快，造價較低，后期維護(hù)保養(yǎng)少等優(yōu)點，但連續(xù)梁對施工安全和施工技術(shù)水平要求較高，尤其是梁體線性控制是重中之重。在新建六賓高速公路LBTJ1 標(biāo)段六屋郁江特大橋（129+238+129）m 連續(xù)梁施工中，由于該連續(xù)梁為跨度超過200m 的超大跨度梁體，不但梁體施工安全風(fēng)險高，而且對線性等指標(biāo)也提出了很高要求。為確保該連續(xù)梁施工安全可控，同時使得梁體外觀及線形滿足要求，為此項目部對連續(xù)梁施工中的關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格把控，對掛籃受力及變形進(jìn)行認(rèn)真復(fù)核，同時對梁體線形進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測。通過一系列措施，不但安全順利的完成了該超大跨度連續(xù)梁的施工，而且成型后的梁體外觀質(zhì)量及線形均滿足相關(guān)要求。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該超大跨度連續(xù)梁施工所涉及的相關(guān)技術(shù)在實際應(yīng)用中取得很好的效果。

1 工程概況

六屋郁江特大橋主橋結(jié)構(gòu)為（129+238+129）m 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。分左右幅設(shè)計，主橋平面處于直線段范圍內(nèi)，橋梁總寬30m，全長為1352m，共分266 個節(jié)段。梁體、主墩采用C60 混凝土。

主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，采用大懸臂變高度單箱單室直腹板截面。箱梁頂板寬為14.75m，兩側(cè)懸臂板長7.25m，懸臂板端部厚0.22m，根部厚1.2m。主梁支點處梁高15m，跨中梁高5m，箱梁高度按1.8 次拋物線變化。中跨直線段長為2m，邊跨直線段長為11m。

0 號塊中室頂板厚度為60cm；底板厚度為250cm；底板厚度從根部的160cm 按1.8 次拋物線變化至31（31’）斷面的35cm。零號塊邊腹板1.3m 厚；塊邊腹板厚度由0.85m變化至0.55m。全橋在梁端、0 號塊和及15、24 號懸澆塊設(shè)置橫隔梁，其余位置不設(shè)置橫隔板。端橫梁厚2.5m；0 號梁段和邊跨直線段在墩頂采用支架法現(xiàn)澆，1-31 號梁段采用掛籃懸臂澆筑法施工，合龍段采用吊架法施工。

2 總體施工方案

六屋郁江特大橋連續(xù)梁采用掛籃懸臂現(xiàn)澆法施工，連續(xù)梁0#塊、邊跨直線段采用支架法現(xiàn)澆。懸澆段、0#塊、邊跨現(xiàn)澆段外模板采用定型鋼模板；0#塊、邊跨現(xiàn)澆段底模采用鋼板，懸澆段底模采用定型鋼模板；內(nèi)模采用組合鋼模板形式。懸灌段采用菱形掛籃施工，在0#塊上安裝掛籃主構(gòu)架，按照順序施工懸澆段直至合龍段。合龍段施工時先合龍邊跨，再合龍中跨。本橋投入掛籃4 套（2 個/套），在14#和15#墩同時展開4 個T 構(gòu)的懸臂掛籃施工，在施工到邊跨合龍段前7 天完成邊跨現(xiàn)澆段的施工。

0#塊支架正面（順橋向）懸臂端、墩間鋼管架設(shè)兩排5根630 鋼管作為承重結(jié)構(gòu)。鋼管上采用I45b 雙拼工字作為承重梁，承重梁上設(shè)I45b 工字鋼間距60cm，I45b 工字鋼上設(shè)I18b 工字鋼作分配梁。兩側(cè)腹板部分加密布置。端部底模頂采用2I18b 工字鋼加工成調(diào)坡支架其上搭設(shè)鋼底模板形成正面底模系統(tǒng)。墩身空心之間底板部分布置12 根3 排630 鋼管+承重梁I45b 雙拼工字鋼組合成的剛度梁為承重結(jié)構(gòu)。剛度梁上方布置間距40mm、60mm 的I45 工字鋼分配梁，然后鋪設(shè)I18 工字鋼，I18 工字鋼上鋪設(shè)鋼模板底模。

懸臂段采用菱形掛籃，桁架由兩片菱形構(gòu)件組成，兩者用豎聯(lián)系及斜聯(lián)系連接，主桿件主要由雙槽鋼[]36b/t12/t25 組成，豎、斜聯(lián)系主要由[]16a 和[]12 雙槽鋼構(gòu)成，銷軸采用ф90/ф110 的40Cr 制作。前上橫梁全長10m，采用2H500 組焊而成，底模前后橫梁長度均為11.2m，由2 根I45b 工字鋼組焊而成，其中后下橫梁上設(shè)6 組吊耳，前下橫梁上設(shè)4 組吊耳。底板及腹板分配梁由13 根I45b 工字鋼組成，全長6.3m，前后支點間距5.87m，底模橫梁和分配梁之間采用M22 螺栓連接。

3 掛籃結(jié)構(gòu)受力計算

3.1 掛籃受力荷載取值

根據(jù)設(shè)計圖紙，對掛籃的主要構(gòu)造采用MIDAS CIVIL 2019 進(jìn)行空間模擬計算分析，以此來驗證掛籃受力的安全性。

由于連續(xù)梁每個節(jié)段采用一次澆筑，在施工1#塊時為其計算控制工況，此時掛籃主桁受力最為不利，此時節(jié)段混凝土澆筑完畢腹板及頂板混凝土還未初凝，掛籃各組件受力狀況如表1 和表2 所示。

表1 底板縱梁荷載分析表

表2 滑梁荷載分析表

3.1.1 底縱梁受力計算

底縱梁采用I56b，前后下橫梁采用2I45b 型鋼組焊，底縱梁與前后下橫 梁之間焊接連接。底縱梁模平臺受力計算結(jié)果如圖1 所示。

圖1 底模平臺縱梁組合應(yīng)力（單位：MPa）

由圖1 可知：底縱梁受最大組合應(yīng)力在1# 塊 最大組合應(yīng)力為：110.9MPa ＜140MPa，滿足要求。

3.1.2 滑梁受力計算

外滑梁采用2-[36b，上下各貼□220×10mm 鋼板組焊。由于1#塊節(jié)段最重，故只對1#塊作強(qiáng)度、滑梁受力計算結(jié)果如圖2所示。

圖2 滑梁組合應(yīng)力（單位：MPa）

由圖2 可知：最大組合應(yīng)力為：114.5MPa＜140MPa，滿足要求。

3.2 掛籃桁架變形及內(nèi)力計算

菱形掛籃主桁架結(jié)構(gòu)平面桿系共5根桿件，豎桿A2 為2[40a 組焊，其余桿件為400×300×14mm 方鋼。在施工1#塊時為其計算控制工況，此時掛籃主桁受力最為不利，施工此節(jié)段時掛籃主桁及連接系的應(yīng)力如圖3 所示。

圖3 掛籃桁架組合應(yīng)力（單位：MPa）

由圖3 可知，主桁及連接系最大應(yīng)力為99.1MPa＜140MPa，滿足要求。

①A5 桿（前斜桿）受力：軸向受壓最大1734.1kN，壓桿長5.2m。

1）桿件軸向應(yīng)力：σ=N/A=1734.1×1000/18816=92.2MPa＜[σ]=135MPa

2）壓桿穩(wěn)定性 桿件長細(xì)比：λx=L/ix=5200/151.7=34.28，λy=L/iy=5200/121.1=42.92 查表得Φx=0.921,Φy=0.887

σ=N/ΦA(chǔ)=92.2/0.887=103.9MPa<[σ]=135MPa

②A3 桿（后拉桿）最大受力：軸拉力1773.5kN。

軸向拉應(yīng)力σ=N/A=1773.5×1000/18816=94.3MPa＜[σ]=135MPa

③A2 桿（豎桿）最大受力：軸壓力1139.6kN。

1）桿件軸向應(yīng)力：σ=N/A=1139.6×1000/14800=77.0MPa＜[σ]=135MPa

2）壓桿穩(wěn)定性

桿件長細(xì)比：λx=L/ix=4000/152.7=26.2 λy=L/iy=4000/147.7=27.1 綴板間距110cm，則單肢對其3軸的長細(xì)比為：λ1=110/2.5=44

則換算長細(xì)比為：λ=（λ2y+λ21）1/2=51.8，查表得Φ=0.852

σ=N/ΦA(chǔ)=77.0/0.852=90.4MPa<[σ]=135MPa

根據(jù)計算結(jié)果，掛籃主桁最大豎向變形為10.8mm，滿足要求。（圖4）

圖4 掛籃桁架變形量（單位：mm）

4 連續(xù)梁主要施工工藝

4.1 0#段施工工藝

0#段采用落地鋼管支架施工，在承臺頂預(yù)埋鋼板支立鋼管支架，外側(cè)模直接采用定型鋼模板借助墩頂及鋼管架進(jìn)行施工。塊段內(nèi)箱頂板采用搭建盤扣架澆筑。全橋共4 個0#梁段，分別獨立配置資源施工，不考慮材料周轉(zhuǎn)。預(yù)壓采用張拉預(yù)壓，以檢驗鋼管架的穩(wěn)定性。墩頂?shù)母鞣N物資運輸采用塔吊運輸，0#墩混凝土采用混凝土灌車運輸至現(xiàn)場，采用汽車泵泵送入模。

4.2 掛籃安裝施工

菱形掛籃主要由以下部分組成：橋面菱形主桁系統(tǒng)（含主縱梁、立柱、節(jié)點、橫梁桁架、前支座）；懸吊、行走系統(tǒng)（含橫梁系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、懸吊系統(tǒng)）；錨固系統(tǒng)（含后錨系統(tǒng)、軌道梁錨固系統(tǒng)）；模板系統(tǒng)（含底模、內(nèi)模、外側(cè)模板）。

掛籃安裝總體順序：行走及軌道錨固系統(tǒng)→主構(gòu)架下弦桿→主構(gòu)架立柱→主構(gòu)架后斜拉桿→后錨系統(tǒng)→主構(gòu)架前斜拉桿→門架、橫聯(lián)→前橫梁→提吊系統(tǒng)（吊帶、吊桿）→底托系統(tǒng)后橫梁→底托系統(tǒng)前橫梁→底托系統(tǒng)分配梁→底?！饣骸鈧?cè)模→內(nèi)滑梁→內(nèi)模系統(tǒng)。

掛籃進(jìn)場后項目部組織進(jìn)行驗收，檢查各部件規(guī)格、重量是否與設(shè)計圖紙相符，并在地面上進(jìn)行試拼，檢查無誤后由塔吊吊運至橋面安裝。

4.3 掛籃預(yù)壓受力檢驗

為確保掛籃懸灌施工安全，需對掛籃進(jìn)行預(yù)壓試驗以檢驗掛籃的承載能力和撓度值。通過掛籃在連續(xù)梁施工時的加載過程來分析、驗證掛籃主縱梁框架的彈性變形，消除其非彈性變形。掛籃預(yù)壓采用0#塊預(yù)埋牛腿利用千斤頂反壓的方式進(jìn)行，預(yù)壓荷載為1#段梁體自重的1.1倍進(jìn)行，1#塊單側(cè)混凝土為124.3m3，自重為323.18t，按梁體自重的110%加載預(yù)壓重量為355.5t，分別有兩個千斤頂承擔(dān)加載，則單個千斤頂加載力為1576kN，預(yù)壓分25%（88.9t），50%（177.8t），75%（266.6t），110%（355.5t）四級預(yù)壓。

4.4 懸澆段鋼筋、混凝土、預(yù)應(yīng)力施工

懸澆段鋼筋在加工場統(tǒng)一加工，采用平板車運至現(xiàn)場后由塔吊吊運至梁頂，鋼筋綁扎順序為：底板→腹板→頂板。鋼筋采用HRB400，分為12mm、16mm、20mm、22mm 四種規(guī)格。鋼材進(jìn)場必須有出廠合格證明，然后按不同等級、牌號、規(guī)格分批檢驗，分別堆放，標(biāo)識明確。

懸臂節(jié)段一次澆筑成型。澆筑原則：先澆筑底板再澆筑橫隔板然后澆筑腹板，利用布料機(jī)從四周推進(jìn)澆筑。左右腹板對稱澆筑，混凝土分層厚度30cm，下料高度不超過2m。澆筑時兩端澆筑速度應(yīng)保持一致，控制兩端混凝土灌注不平衡重不超過20t。

5 安全質(zhì)量保障措施

①接近合龍段的幾個梁段施工時加強(qiáng)梁段的中線、標(biāo)高控制，并進(jìn)行聯(lián)測。在各T 構(gòu)最后一節(jié)梁段張拉完成后，對全橋的箱梁頂面標(biāo)高變化和軸線偏移量進(jìn)行檢查，檢查合龍段兩端標(biāo)高情況。

②每一節(jié)施工過程中，需要密切關(guān)注立模、澆筑前后、張拉前后等相關(guān)工況下的高程變化情況，反饋給線性監(jiān)控單位進(jìn)行分析，合理調(diào)整下一節(jié)梁段的施工立模標(biāo)高。

③進(jìn)入現(xiàn)場必須戴好安全帽，系好安全帶，正確使用勞動防護(hù)用具。進(jìn)行高處施工作業(yè)之前，應(yīng)進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)施的逐項檢查和驗收。驗收合格后，方可進(jìn)行高處作業(yè)。

6 結(jié)束語

通過對連續(xù)梁施工中的關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格把控，對掛籃受力及變形進(jìn)行認(rèn)真復(fù)核，同時對梁體線形進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測等一系列措施，不但安全順利的完成了該超大跨度連續(xù)梁的施工，而且成型后的梁體外觀質(zhì)量及線形均滿足相關(guān)要求。通過現(xiàn)場實際應(yīng)用，該超大跨度連續(xù)梁施工所涉及的相關(guān)技術(shù)在實際應(yīng)用中取得很好的效果，也為后續(xù)類似施工提供了借鑒和參考。