空腹式連續剛構橋上、下弦施工技術

江志剛

（秦皇島市昌黎縣交通局工程二隊，河北 秦皇島 066600）

宜來高速鶴峰東段云南莊特大橋位于恩施州鶴峰縣，橋址區屬構造剝蝕低中山區，溝谷兩岸坡面凹凸起伏，坡谷地形陡峭，河流下切形成的深谷與兩側山地高差約160m。該橋主橋結構形式為（155+292+155）m 空腹式預應力混凝土連續剛構，設置斜腿段箱梁上弦高度6～5m，斜腿高度7.5m；箱梁跨中高度4.5m；斜腿根部至梁頂中心高度35m；箱梁高度及梁頂至斜腿底緣距離按2.5 次拋物線變化；箱梁頂板厚0.28m，底板厚度由跨中0.32m，按2 次拋物線變化至0.9m（匯合段）；箱梁腹板厚度0.8～0.45m，分2 次過渡。箱梁澆注節段為20m（0 號段）+11×4m（上弦區段）+4×3m（匯合段）+4×3.5m+5×4m+10×4.5m。下弦澆注節段劃分與上弦箱梁對應，為11×4m。

這種橋梁結合了拱和梁的特點，大大提高了主梁的剛度，有效地提高了預應力混凝土連續橋梁的跨度，具有剛度大、撓度小、造價低的特點。斜腿區箱梁分上、下弦，施工工序復雜，其上、下弦的施工工藝及施工措施是整個施工中的關鍵。橋型布置圖如圖1 所示。

1 施工工藝

1.1 工藝原理

空心箱梁分為上、下弦設置，采用掛籃澆注，以承受臨時扣件荷載的方式進行下弦桿施工，然后利用支撐在下弦上的托架與上弦掛籃配合進行上弦構造，上弦滯后下弦1 段同步推進總體施工技術。

1.2 施工工藝

連續剛構箱梁施工是利用掛籃作為混凝土平臺進行對稱澆筑。混凝土梁達到一定強度后，進行預應力張拉，澆注梁截面與原澆注梁截面黏結在一起，鑄造梁的荷載由掛籃本身轉化為剛架本身的荷載，掛籃繼續前移，如此周期性反復施工使T 構兩臂不斷延伸，結構體最終完成。

三角形區域上、下弦的設計，各懸臂11 個節段，第12 節段為上、下弦匯合段。下弦箱梁在施工中，墩柱兩側通過主墩柱以臨時扣件作為豎向支撐點與懸臂箱梁連接，形成以墩柱中心線為軸線的對稱平衡體系，每澆筑一段扣掛一段，直至下弦懸臂節段施工完成。上弦管段通過在下弦管段上安裝鋼管支架直接現澆，上弦的吊籃作為模板移動平臺和操作平臺。施工按照先下弦、后上弦的整體原理進行。

1.3 施工步驟

（1）步驟一：①滑模或爬模澆注墩柱；②托架澆注上、下弦0#塊；③安裝掛籃；④對稱澆注下弦1#節段混凝土，養生；⑤下弦1#混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，張拉下弦預應力；⑥鋼管支架澆注上弦1#節段；⑦上弦1#混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，張拉上弦1#預應力。施工步驟圖如圖2 所示。

圖1 橋型布置圖（單位：cm）

（2）步驟二：①前移掛籃；②對稱澆注下弦節段混凝土，養生。施工步驟圖如圖3 所示。

圖2 施工步驟圖（一）

圖3 施工步驟圖（二）

（3）步驟三：下弦混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，張拉臨時扣索。施工步驟圖如圖4 所示。

圖4 施工步驟圖（三）

（4）步驟四：①鋼管支架澆注相應上弦節段；②上弦混凝土達到標號的90%以上和7d 以上齡期后，按設計在相應位置張拉預應力，灌漿；③前移掛籃。施工步驟圖如圖5 所示。

圖5 施工步驟圖（四）

（5）步驟五：①重復步驟二、三、四，直至完成V腿上、下弦澆注施工；②按設計在相應懸澆位置張拉預應力，灌漿。施工步驟圖如圖6 所示。

圖6 施工步驟圖（五）

（6）步驟六：①拆除斜腿上的鋼管支架；②前移掛籃就位；③懸臂澆注常規箱梁各節段。施工步驟圖如圖7 所示。

圖7 施工步驟圖（六）

2 結構計算

2.1 錨索計算

空腹剛構下弦主要采用懸澆掛籃澆筑，錨索臨時張拉錨固的方式施工。

采用Midas Civil 有限元軟件建立空腹剛構的施工階段模型，其中下弦梁采用梁單元模擬，錨索采用只受拉索單元模擬，上弦梁及支架和掛籃及新澆筑下弦梁混凝土荷載均采用節點荷載加載，其中上、下弦梁荷載值為新澆節段鋼筋混凝土自重×1.2 倍系數，掛籃荷載為掛籃重量，掛籃重量為0.5×下弦梁最大單節段重量，模型如圖8 所示。

圖8 空腹剛構施工模型

通過計算，錨索最大張拉拉力360t，施工過程中最大拉力414t，如圖9 所示。

圖9 錨索受力圖（單位：t）

錨索由兩組22-ФS15.2 鋼絞線制成，錨索鋼絞線截面積3080mm2，鋼絞線最大拉應力σ=414×104/3080=1344MPa，鋼絞線抗拉強度標準值fpk=1860MPa，安全系數n=1860/1344=1.4。

2.2 上弦梁支架計算

上弦梁支架底模分配梁為I10 型鋼，縱梁為I45a 型鋼，樁頂分配梁為HW300mm×300mm 型鋼，鋼管樁為φ630mm×6mm 鋼管。上弦梁支架主要受到上弦梁鋼筋混凝土自重荷載，上弦梁最大梁高6.4m，鋼筋混凝土重度γ=26.25kN/m3。

腹板下的底模分配梁（I10）受力最大，分配梁間隔0.5m，所受最大荷載q=6.4×26.25×0.5=84kN/m，腹板處縱梁（I45a）間隔0.4m，則底模分配梁所受最大彎矩M=84×0.42/10=1.344kN.m，則底模分配梁最大正應力為MPa，滿足規范要求。

腹板下的縱梁（I45a）受力最大，所受最大荷載q=6.4×26.25×0.4=67.2kN/m，橫 梁（HW300×300）間隔4m，則縱梁所受最大彎矩M=67.2×42/8=134.4kN.m，最大剪力V=67.2×4/2=134.4kN，縱梁最大正應力為MPa，最大剪應力為MPa，滿足規范要求。

鋼管樁樁底最大反力R=750kN，鋼管樁最大計算長度12.5m，因此，鋼管樁長細比λ=12500/220=57，查得φ=0.82，MPa＜[σ]=170MPa，滿足規范要求。

2.3 墩旁托架計算

托架桁架受力如圖10 所示。

圖10 托架桁架受力圖（單位：MPa）

桁架最大應力140MPa ＜[σ]=170MPa，滿足規范要求。

牛腿受力如圖11 所示。

圖11 牛腿受力圖（單位：MPa）

牛腿最大壓應力139MPa，折減系數0.84，折減應力165MPa ＜[σ]=170MPa，滿足規范要求。

3 結束語

空腹式連續剛構橋具有跨度大、剛度大、撓度小、良好的穩定性和安全性、造型美觀、造價低的特點，在山區高速跨越河流峽谷橋梁選型上，與其他橋型相比具有很大的優勢。文中通過對空腹式連續剛構的施工工藝介紹，對類似工程的施工起到參考作用。通過對托架、支架、拉索等施工措施進行受力計算，對類似工程的施工措施設計具有借鑒意義。