滑行式腳手架在斜拉橋施工中的應用

穆川川

（和榆高速公路建設管理處，山西 左權 032600）

0 引言

共和斜拉橋是一種新型的、現代化的美麗的大都市的橋梁。作為沈陽市自西向東快速干線，它位于骨干鐵路網絡和北貨場之間。這是236 m的雙層單塔單平面預應力混凝土橋。隨著塔墩主梁的完美組合，該橋呈現出了一個美麗的豎琴形，所以巨大而又簡單的橋成為沈陽市的標志性建筑。在國內滑行式腳手架電氣設備第一次被用于構建主梁類似的橋梁。

圖1 共和斜拉橋的側視圖 (單位:m)

圖1是為長236 m橋的正視圖，它的西跨度為114 m，東跨度為120 m。圖2示出了主梁的橫截面圖（只顯示半部分）。主梁的寬度是32 m，該橋設計為六車道、2人行道和2條非機動車行道。該塔位于69.2 m高的主梁上，它的高度為82.3 m。橋梁和塔牢固地安裝在平臺。該塔是由實心的矩形部分和I形的橫截面組成。

橋的每一側上有16對拉索，分布在一個平面上。拉索固定在距離3.92 m塔和間隔6.66 m主梁上。斜率不同的拉索從30.45°～31.19°。該橋主墩采用薄壁箱形板。

圖2 主梁的橫斷面圖 （單位：cm）

1 施工方法

選擇施工方法時，最初提出的是主梁懸臂現澆。在那時這是一個傳統而又正確的選擇。后來，由于一些原因和橋所處的環境發生改變，該橋梁建設項目推遲了。存在的主要問題之一是正在施工的哈爾濱至大連電氣化鐵路線要通過該橋的位置。需要指出的是，沿著這個鐵路有一個高電壓電源達27 500 V電位線要通過該橋下。這個高電壓電源線對于建筑工人們及操作室都是非常危險的。因此，放棄了原建筑方案。根據鐵路的實際分布，我們最后選擇了另一種方法，使用滑動或移動模架。事實上，這種施工方法也多次用在傳統設計的橋梁中，如連續橋梁。但是，這是第一次被用在斜拉橋中。同時也是第一次在大跨度斜拉橋中用可移動的腳手架設備的方法代替原來的懸臂施工方法。由于之前沒有類似成熟的經驗可供參考，在施工監控過程中存在著很多的困難。然而通過實踐證明[1]，只需要8 d就可完成一組標準的混凝土試塊組件。對于這樣一個復雜的結構，說明了滑動模架的施工效果。共和橋中應用的新方法為斜拉橋的建設提供了新型的有價值的施工工藝。

2 移動式腳手架施工設備

使用移動模架作為建設平臺，該平臺是移動向前澆筑主梁混凝土。作為一個施工平臺，腳手架在水平方向上由許多小的主梁組成。這些主梁通過橫縱向連接在水平方向上一個集成穩定的平臺。小梁的數量由垂直的高度和水平距離確定。鋼管柱是由背梁和第四主梁，以及縱向方向上的主梁支撐[2]。

在施工的過程中，由于主梁的支撐平臺聚集，移動模架承載著混凝土自重和施工荷載。主梁一節一節地在腳手架平臺上澆筑。通常澆筑一個循環分為3部分。待這一個循環完成后，腳手架設備可向前方移動。使用這種方法有兩個優點：第一，在水平方向有多個支撐點，很容易達到要求的橫向剛度。因此，限制可移動腳手架的高度可以用來滿足強度要求。在共和橋的施工中，腳手架的高度是1.5 m。相反地，如果采用這樣的結構，共和斜拉橋采用單纜索懸臂法，為了滿足強度要求，而需要懸臂梁的高度很高。在主梁的施工中，放棄懸臂梁的關鍵原因是橋下的高電壓，懸臂梁的高度不可能達到那么高。二是節省時間。在混凝土的凝固過程中，工人可以準備下一個腳手架。這意味著工人可以在一個時間段做很多工作，以節省時間和加快建設。這種優勢一直充分證明于共和橋建設中。如果懸臂梁在使用時，將需要12～13 d才能完成一個標準混凝土構件的凝結，然而使用移動模架法時，它僅僅需要8 d。

3 模擬施工監控

3.1 結構建模

在模擬施工過程時，通常用2D平面模型進行簡化。在該模型中，用一個只受拉力的單元模擬拉索。而梁單元可以承受軸向力、剪切力和彎曲力，可以用來模擬主梁、塔、墩和墩臺。

3.2 計算張拉力

為了確保拉索的張力施工后在一個合理的范圍內，需要模擬成橋的優化張力[2]。在施工期間，每段都需要確定腳手架的提高高度及在混凝土澆筑之前和之后的張拉力。支撐和單懸吊系統，大大簡化了計算。通過一個簡單的計算，可以知道新澆筑段是如何影響之前的澆筑段，并且可以很容易地獲得新澆筑段引起之前澆筑段的張拉力[3]。然后，計算出的力被施加整體模型，以避免出現不支撐段。在模型中不支撐段，由于以上原因在建模計算中大大簡化，因為建立模型是非常耗時的。

4 施工工序

主梁分成32片。-1號至-15號屬于西部主梁，1號至16號屬于東部主梁，0號連接東西部主梁。0號段被分成3個部分，分兩次澆筑。每個標準試件的澆筑不能松懈。主梁的施工過程分為9個步驟，具體如下。

4.1 0號段的施工

a)安裝固定好臨時墩和滑模，固定好插孔，調整模具平臺。

b)一旦固定模板和鋼筋的位置，0號段分3部分澆筑混凝土。

c)第一條索拉緊對稱布置。

d)滑模降低，底部腳手架拆除。

4.2 1號段的施工

a)底部腳手架被起重機拉到指定的位置。

b)后錨固的分布梁通過腳手架固定。然后，變形精軋鋼筋拉緊懸掛在腳手架0號段的頂部，如圖3。

圖3 1號段的施工過程

c)用螺栓固定腳手架，對稱澆筑1號和-1號段梁。

d)對稱拉緊2號拉索。延長貝雷結構中的桁梁和前梁，懸掛分布梁。

e)后鼻梁結束后，貝雷結構后面的桁梁可以卸下。

f)一旦移動模架設備放到位，底部的腳手架被拉到其指定位置。

4.3 2號段的施工

a)后錨固的分布梁固定在腳手架上，在1號段的頂部懸掛精軋螺紋鋼的張拉掛腳手架。

b)用螺栓固定提升的腳手架。

c)對稱澆筑2號和-2號段的混凝土，如圖4。

圖4 2號段的施工過程

4.4 3號段的施工

a)對稱拉緊3號拉索。

b)釋放2號段的腳手架設備，與此同時，降低前面的腳手架設備。

c)向前移動底部腳手架到3號位，移動設備固定在2號的頂部。把移動設備用螺栓固定在那個高度。

d)對稱澆筑3號和-3號段的混凝土，如圖5。

圖5 3號段的施工過程

4.5 4號段的施工

a)4號拉鎖對稱拉緊。釋放3號段的腳手架設備，與此同時，降低前面的腳手架設備。

b)向前移動底部腳手架到4號位，移動設備固定在3號的頂部。把移動設備用螺栓固定在那個高度。

c)用螺栓固定提升的腳手架。對稱澆筑4號和-4號段的混凝土。

d)貝雷結構前移，對稱拉緊5號拉索。

e)移動模架依據向下還是向前移動被分成5組。一旦可動腳手架設備放置到位時，底部腳手架被拉至其指定的位置，如圖6。

4.6 5號～14號段的施工

圖6 4號段的施工過程

其他部分可以通過上述步驟建筑。有上述步驟我們可以看到，一旦3個墩建好，腳手架即可向前，繼而這一個循環完成。當2號墩結束后，我們可以充分利用凝固期間準備3號墩的腳手架設備，同樣的方法，在3號墩結束后可以立即準備4號墩，這將大大地節省時間，只需要8 d就可以完成一個標準段的施工。

5 結論

a)在斜拉混凝土橋施工過程中首次采用移動模架。共和大橋的成功建設為建設大跨斜拉橋提供了有利的方法和寶貴的經驗。

b)移動式腳手架設備可用于在大跨度斜拉橋主梁施工中。例如，在縱向空間和橫向之間柱與梁的數量可以根據實際情況而改變。