跨南水北調總干渠橋梁墩梁固結方案設計

李 琿 ，馬向東

（1.鄭州市交通運輸委員會，河南鄭州450006；2.同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司，上海 200092）

1 工程概況

某跨南水北調總干渠橋橋梁，采用三跨變高度混凝土連續箱梁（見圖1），跨徑布置為：45+75+45=165（m）。根據規劃確定的道路斷面，橋梁按照道路樁號前進方向分左、中、右三幅布置，橋面寬度分別為22.5 m、20 m、25.5 m。主梁梁高按二次拋物線變化，梁高方程為：H=2.0(X/35.0)2+2.2(m)，跨中梁高2.0 m；支點梁高4.2 m。

常見的大跨度連續梁施工方案有滿堂支架現澆法、懸臂施工法等。由于該橋跨越南水北調總干渠，南水北調相關部門為保證南水北調施工進度不受到上跨橋梁施工的影響，要求不得在總干渠內搭設施工支架。因此，南水北調相關部門要求所有上跨橋梁均采用懸臂施工方案。

2 方案探討

連續梁橋在懸臂施工過程中必須采取措施將0號塊和橋墩可靠地臨時固結在一起，以避免因“T”構兩側的恒載不平衡而導致傾覆。常見的墩梁固結方案有：臨時支墩法、托架法和豎向預應力臨時固結法。

臨時支墩法就是在承臺頂設置幾根鋼管混凝土立柱，將上部結構施工期間的荷載通過立柱直接傳遞到基礎中去。當承臺尺寸較大，橋墩又不太高的時候，臨時支墩法是懸臂施工時較好的選擇。

托架法是在墩頂范圍內設置托架，將上部結構的荷載首先傳遞到橋墩中，通過橋墩傳遞到基礎中去。當承臺尺寸較小而不足以布置臨時支墩，或橋墩較高，臨時支墩剛度偏小時，就可以采用托架法。托架不僅可以承受懸臂施工期間的不平衡荷載，同時還可以作為0號塊的施工平臺。

采用豎向預應力的墩梁臨時錨固方案，是在橋墩兩側設置臨時支座和臨時錨固鋼筋，通過臨時支座的受壓和錨固鋼筋的受拉來達到固結的目的。

墩頂和梁底采用粗鋼筋錨固的方法，需設置臨時墊塊，這些臨時墊塊，鑿除時耗時較長，勞動強度大，且由于墩梁固結，懸澆時產生的不平衡力矩由墩身承擔，因此在墩身設計時須增加很多抵抗不平衡力矩的鋼筋。而且，很多根粗鋼筋穿過0#塊，使0#塊中的鋼筋和各種預應力管道相互干擾，不利于混凝土的澆筑和預應力管道的精確定位。

該橋主墩位于南水北調總干渠兩側一級馬道與大堤間的二級邊坡范圍內。由于距離一級馬道距離較短，若采用臨時支墩法，則會影響一級馬道施工和二級邊坡的回填；托架會侵占一級馬道凈空，從而影響施工期間一級馬道作為防汛臨時通道的功能。因此，經多方討論研究，并經南水北調相關部門批準，該項目最終采用了預應力墩梁固結方案。墩梁固結的施工過程為：

（1）主墩施工，并預埋預應力鋼筋；

（2）搭設0號塊支架并預壓；

（3）施工0號塊混凝土。混凝土強度及彈性模量達到設計要求后，張拉0號塊縱橫向預應力；

（4）張拉墩梁固結預應力，進行墩梁臨時固結；

（5）拆除0號塊支架，安裝掛籃進行懸臂施工。

3 方案設計

橋梁跨徑布置為45 m+75 m+45 m=165 m，其中0#塊長度為12 m，1～2號塊長度為3.0 m、3～9號節段均為3.5 m，跨中合龍段長度為2 m，邊跨支架現澆段長6.38 m。每幅橋各有36個懸澆節段（0～9號節段），其中最大懸澆節段為右幅橋的1號節段，重量約為2171 kN。

3.1 臨時固結結構

本文針對橋面最寬的右幅橋進行墩梁固結方案作些介紹，其臨時固結結構如圖2所示。

錨固鋼筋采用 PSB930（GB/T 20065-2006），f/PK=930 MPa,鋼筋直徑32 mm，初始張拉力為50 kN，以張拉力控制。

臨時支座寬0.4 m，分上、下兩層，中間夾50 mm厚硫磺砂漿。硫磺砂漿的強度等級經現場配比試驗確定不低于55 MPa。硫磺砂漿中預埋電阻絲，以便合攏后燒融硫磺砂漿層以拆除臨時支座。

墩梁臨時固結預應力鋼筋，于墩頂處用連接器接長至梁頂錨固，體系轉換時先將梁頂張拉錨頭松開并拆下墩頂連接器，然后拆除臨時支座。拆除臨時支座時，采用電熱法燒融硫磺砂漿，然后鑿除臨時支座。切除預應力鋼筋在墩頂處的多余長度，墩身內預埋部分不予取出，并在預應力釋放后對管道內灌漿。

3.2 臨時固結方案計算

臨時固結方案計算考慮的產生不平衡彎矩的工況有：

（1）一側懸臂超方4%，一側不超方；

（2）掛籃安裝進度不一致，一側掛籃已移至下一節段，另一側仍在原位；

（3）考慮最大懸臂狀態時，一側掛籃墜落；

（4）兩側混凝土澆筑不同步，一側多澆25%；可偏安全地取最大懸臂狀態進行計算；

（5）材料堆放不平衡，一側為100 kN，另一側未堆放；偏安全地取最大懸臂狀態進行計算；

（6）機具重量不平衡，一側重100 kN，并計機具施工時的沖擊系數0.2；偏安全地取最大懸臂狀態進行計算；

（7）施工時兩側活載不平衡。

偏安全地將上述工況產生的不平衡彎矩疊加，作為懸臂施工的不平衡彎矩。經計算，不平衡彎矩為 32854 kN·m。

錨固鋼筋的安全系數取1.7，則錨固鋼筋產生的抵抗彎矩為60037 kN·m，安全系數λ=60037/32854=1.83＞1.7，滿足要求；其中錨固鋼筋的實際應力為262.9 MPa，安全系數為3.54；臨時支座應力11.6 MPa，安全系數2.29。

4 討論

（1）經計算分析，采用預應力粗鋼筋和高強度硫磺砂漿臨時支座的墩梁臨時固結方案，完全滿足施工期間的安全需求，且構造簡單，施工方便。但應避免干擾結構內鋼筋及預應力管道布置。

（2）墩梁錨固方案設計時，一般不考慮永久支座的受力，但實際上永久支座總會承擔一部分荷載，可作為臨時支座的安全儲備。但根據參考文獻，應盡量避免永久支座過早地承擔荷載。

（3）在中跨合攏段勁性骨架安裝并鎖定后，應及時拆除臨時支座。可在臨時支座與墩頂混凝土間刷隔離劑，以加快臨時支座的拆除從而減少跨中合攏段的施工時間。

（4）在拆除臨時支座時，為避免熔融硫磺砂漿時對永久支座產生影響，可在臨時支座與永久支座間設置一層石棉進行隔熱。

[1]韓國棟，郭銳，余施泉.龍華松花江特大橋懸臂澆筑時墩梁臨時固結與1#塊的施工[J].森林工程，2008,(1).

[2]黃大寨,丁文在,吳定山.懸澆箱梁中常見的幾種結構型式墩梁固結的優缺點[J].公路交通技術，2006,（6）.