梁拱結構橋不平衡梁施工關鍵技術

許銀華

摘 要：以如海河大橋為例，介紹了先梁后拱橋梁的不對稱懸澆箱梁段施工，有效地控制設計上出現的懸箱砼不平衡荷載方法。

關鍵詞：梁拱結構；不平衡荷載；臨時固結；貝雷掛籃

中圖分類號：U445.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.156

當前，國內的掛籃法施工懸澆箱梁與支架法施工系桿拱橋已發展成熟，但懸澆箱梁與系桿拱組合橋梁并不多見。因懸澆箱梁與拱橋組合成梁拱橋梁，外形美觀，降低成本，因此這種組合橋在今后能得到廣泛應用。

1 工程概況

如皋市丁磨公路西延如海河水面寬95 m，與長江相通，為五級航道；大橋主橋采用連續梁拱結構設計，主橋跨徑33 m+55 m+33 m；引橋為25 m預應力砼空心板梁；橋梁長178.1 m。主橋采用連續梁拱組合結構，梁采用懸臂變截面預應力砼連續梁，在連續箱梁中跨中央分隔帶內設置一片鋼管砼拱肋，拱肋與箱梁間由兩排吊桿相連。連續箱梁采用單箱三室截面，頂寬24 m，底寬14 m，翼緣板懸臂長5 m；箱梁設置縱、橫、豎3向預應力，中跨在對應吊桿處設置9道橫隔板，0#塊的中央分隔帶處設置砼拱腳。拱肋采用鋼管砼結構，鋼管采用14 mm厚Q345qd鋼板焊接矩形斷面，內灌C40膨脹砼。圖1為梁拱橋梁示意圖。

圖1 梁拱橋梁圖

2 結構特點

如海河大橋的梁拱結構是剛性的懸澆箱梁與柔性的鋼管拱組合，拱腳與主梁交接應力分布復雜；由于懸澆箱梁的中室較小，人、模板等進出困難；主跨的中央分隔帶因拱肋吊桿需要設計了橫隔板，導致主邊跨箱梁砼重不平衡。

3 施工方法

雖然梁拱結構橋梁設計較少，但根據已成熟的懸澆箱梁與鋼管砼拱橋經驗，如海河大橋采用“先梁后拱”的施工方法，即利用貝雷桁架掛籃澆筑澆箱梁塊件，先邊跨后中跨塊件合龍、箱梁體系轉換，然后在橋面搭設臨時支架，采用浮吊安裝鋼管拱肋；鋼管拱肋砼采用泵送頂升空腔內混凝土，按指定次序張拉吊桿；在橋面施工，完成全橋施工。

4 梁拱結構橋梁施工工藝

4.1 0#塊施工

懸澆箱梁的0#塊設計長度為11 m，墩頂處高度為3.1 m，混凝土方量較大。為了保證砼澆筑質量，0#塊砼一次施工成型。因貝雷桁架與拱腳砼沖突，拱腳砼待掛籃走行到3#塊的位置后施工拱腳混凝土。因0#塊下面的墩身平面尺寸為12.5 m×2.2 m，兩中腹板桁架采用2組雙排單層貝雷縱橋向布置，并通過預埋筋反壓到承臺上。兩邊腹板采用縱橋向三排單層貝雷架通長布置，橫橋向采用2組三排單層貝雷桁架。此方法解決了墩身尺寸較大和縱梁無法貫通0#塊的問題，橫向貝雷架控制了翼板與梁體支架同步變形。針對中腔空間較小的問題，可以通過梁頂預留人孔洞拆除竹膠板。0#塊的臨時固結采用墩身預埋兩排Ф32精軋螺紋104根、8只Φ80鋼管支撐墩及臨時墊石。鋼筋綁扎、支立模板及砼澆筑按照常規施工。

4.2 1～6#塊施工

掛籃設計是根據懸澆箱梁單箱三室、中室較小工況設計，掛籃采用了4組（4+3+3+4）上下加強貝雷桁架組沿腹板布置，確保拱腳預埋鋼筋不受影響。前上橫梁采用雙拼40[鋼，前下橫梁采用雙拼40[鋼，后上橫梁采用雙拼40I鋼，自錨于已澆筑的塊件上，后下橫梁采用雙拼45I字鋼。前吊帶采用11根Φ32精軋鋼，后錨采用9根Φ32精軋鋼。翼板骨架模板采用兩組雙拼30[鋼縱梁承擔，確保翼板的整體穩定性。

掛籃組拼完成后，為有效消除掛籃安裝后的塑性變形，實測掛籃本身在加載狀態下的彈性變形，需對組拼后的掛籃進行加載預壓。預壓采用預埋型鋼和油頂的反壓法。反壓荷載按照3#塊質量及掛籃模板自重的1.4倍分5級加載，并及時測量每級加載后的支架彈、塑性變形值。

由于在施工過程中，臨時抗拉的精軋鋼與盆式支座的重合而割斷精軋鋼，通過固結精扎鋼預應力調整，以確保受力平衡。

拱腳砼按工藝順序在3#塊張拉完畢后施工，由于拱腳處應力分布復雜，為防止拱腳砼的裂縫，現場采用了鋼套箱將拱腳與箱梁連成整體。

4.3 合龍段施工

如海河大橋有3個合龍段，合龍段長2.0 m，高1.8 m，合龍順序為先邊跨、后中跨，邊、中跨合龍采用水箱配載。

邊跨合龍時，對掛籃改裝。主桁在梁面以上結構保留走道梁、吊掛梁（由前上橫梁和后挑梁組成），梁面以下掛籃結構不變。合龍時水箱容量為合龍段混凝土質量的一半，在合龍段混凝土澆筑過程中逐漸放水，保持合龍段砼澆筑過程中荷載平衡。中跨合龍段砼采用掛籃模板澆筑。合龍澆筑前要及早調整兩端懸澆梁段的中線及標高，合龍砼澆筑前要安裝合龍段的勁性骨架和張拉臨時束，并配備合龍水箱。中跨合龍時，為降低溫度變化對合龍段砼產生的拉壓力，合龍時，應采取物理降溫措施。

4.4 鋼管拱施工

主梁完成后，即開始在梁面上進行拱肋支架搭設，拱肋支架由4Ф40鋼管和部分型鋼構件組拼而成，并與剛構梁頂面上預埋件連結牢固，支架頂面安裝[36分配梁、鞍座及拱肋調整設施，形成上層操作平臺，以方便拱肋拼裝，并對支架進行縱、橫向連接。

為便于運輸，此鋼構場內加工分為4段，運輸至現場后，左一段、左二段與右一段、右二段拼裝形成兩大段，利用浮吊在拱肋支架上將拱肋節段豎轉成2個半跨拱，然后合龍。

鋼管拱肋混凝土灌注采用抽真空灌注C40微膨脹混凝土技術。此技術為頂升砼技術，因此施工之前，應進行工藝可靠性計算與試驗。

拱肋混凝土的灌注為從兩拱腳同步灌注頂升。澆筑前，壓入清水濕潤管壁，再壓入一定數量的水泥漿作先導，以有助于排除氣泡。

5 結束語

如海河大橋梁拱結構采用貝雷掛籃與安裝鋼管拱肋組合的形式，解決了梁斷面尺寸小及橋下通凈空問題，掛籃與安裝拱肋的工藝簡單、可操作性強、成品質量可控；預留人孔洞解決了模板拆除困難，后施工拱腳砼大大克服了拱腳與掛籃矛盾難點，臨時固結采用精軋鋼、臨時支座墊石及臨時支撐墩的固結體系，拱腳采用鋼套箱是解決拱腳裂縫的有效措施。