古毛2號橋0#塊支架設(shè)計方案分析

林峰 賢良華 楊環(huán)榮

摘要：文章以融水至河池高速公路古毛2號高架大橋?yàn)槔Y(jié)合橋位地形地貌、施工條件等因素，分析了該橋0#塊現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，并從落地支架法、托架法、鋼支撐臨時固結(jié)、后續(xù)掛籃安裝等方面，介紹了0#塊現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：0#塊;支架設(shè)計;支撐鋼管;臨時固結(jié)

0 引言

當(dāng)前，我國交通運(yùn)輸業(yè)飛速發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋、連續(xù)梁橋、T形剛構(gòu)橋等橋型是現(xiàn)階段最常見的橋梁類型，這些橋型的施工都有一個共同點(diǎn)：上部構(gòu)造實(shí)施前需進(jìn)行0#塊現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)設(shè)計。0#塊現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)設(shè)計方案多種多樣，施工工藝也較為成熟，通常采用落地支架法或托架法的支架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行施工。落地支架法具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠、工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，但在山區(qū)高墩實(shí)施時存在耗費(fèi)大量支架材料的缺點(diǎn)，且支架高度越高，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越急劇下降。托架法具有結(jié)構(gòu)簡單、受力明確、節(jié)省費(fèi)用、工期短、適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但需在墩柱施工時提前準(zhǔn)確預(yù)埋牛腿，托架連接焊縫質(zhì)量要求高、操作難度大，托架搭設(shè)時高空作業(yè)時間長、工序多，存在一定的安全隱患。總而言之，兩者各有優(yōu)劣，因此在確保質(zhì)量、安全的前提下，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況不斷尋找最優(yōu)方案，爭取最大限度為橋梁施工縮短工期、節(jié)約成本、減少工作量。本文以古毛2號高架大橋?yàn)槔敿?xì)分析該橋0#塊現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)設(shè)計的思路以及優(yōu)化過程，通過Midas Civil軟件受力計算與分析，結(jié)合后期懸臂澆筑的臨時固結(jié)需要，確定將落地支架法與托架法結(jié)合使用，兩者完美融合，具體實(shí)施取得了較好的效果，可為將來此類工程施工提供一些參考。

1 工程概況

融水至河池高速公路古毛2號高架大橋設(shè)計橋型為[2×（5×30）+（4×30）+（40+65+40） ]m預(yù)應(yīng)力預(yù)制+現(xiàn)澆混凝土箱梁，全長573.5 m。主橋分為左右兩幅，單幅寬度為12.75 m，全橋橋面寬為25.5 m。0#塊高度為3.75 m，底板寬度為6.75 m。箱梁體兩側(cè)翼板懸臂長度為3.0 m。15#墩高度為21.0 m，16#墩高度為4.55 m。現(xiàn)澆混凝土箱梁構(gòu)造如圖1所示。

2 0#塊支架設(shè)計

2.1 臨時固結(jié)設(shè)計

不同于連續(xù)剛構(gòu)，連續(xù)梁橋在未合龍前需設(shè)置臨時固結(jié)，確保施工安全。連續(xù)梁橋最基本的原則是嚴(yán)格要求兩側(cè)同步、對稱施工，確保施工全過程上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。為了應(yīng)對施工過程出現(xiàn)各種不對稱的狀況，需在墩頂設(shè)置精軋螺紋鋼筋，用精軋螺紋鋼筋的抗拉力來抵抗傾覆力矩。近年來，懸臂澆筑施工兩端荷載不對稱、精軋螺紋鋼配置不足或施工質(zhì)量差等原因?qū)е掳l(fā)生了不少傾覆事故。本橋特點(diǎn)是跨徑不大，但只有一個薄壁墩，且墩身厚度只有2.2 m，因此可供設(shè)置臨時固結(jié)精扎螺紋鋼筋的空間十分有限，可設(shè)置的數(shù)量大幅減少，造成施工過程中連續(xù)梁的抗傾覆穩(wěn)定性很差。假設(shè)部分或全部精軋螺紋鋼筋失效，那么掛籃未跌落側(cè)需要在0#塊位置附近設(shè)置豎向支撐，防止箱梁往荷載大的一側(cè)傾覆。經(jīng)設(shè)計計算，在兩端距離墩柱中心3.1 m位置各設(shè)置2根800×16 mm落地支撐鋼管，足以提供防止箱梁傾覆的支撐力。因此，臨時固結(jié)設(shè)計在配置精扎螺紋鋼的前提下，在縱向兩端對稱設(shè)置2根落地鋼管支撐，以滿足結(jié)構(gòu)安全性能要求。臨時固結(jié)構(gòu)造如圖2所示。

2.2 0#塊支撐結(jié)構(gòu)選擇

充分利用其性能的考慮，且比0#塊落地支架通常采用的鋼管強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性都好，因此可利用落地支撐鋼管作為0#塊現(xiàn)澆支架，優(yōu)點(diǎn)在于可以避免先設(shè)計0#塊支架完成施工后拆除支架再搭設(shè)臨時固結(jié)支架的重復(fù)工序，大大加快進(jìn)度和節(jié)省施工成本。落地支架法成為施工方案首要選擇，但單側(cè)只有兩根支撐鋼管是不能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的，因此，仍需在靠近墩柱處布置兩根支撐鋼管或其他支承受力構(gòu)造。

結(jié)合現(xiàn)場地形得知16#墩較矮，適合采用落地支架法施工，但全部采用800×16 mm鋼管，成本較高。通過方案對比及建模受力計算分析，最終確定實(shí)施方案為：以兩根800×16 mm鋼管及兩根609×8 mm鋼管作為主要受力構(gòu)件，鋼管底部采用860×860×16 mm鋼板支墊，在鋼管上縱橋向布置2[XC西部I.TIF;%90%90]45a縱梁，貝雷片在縱梁上按橫橋向布置，共布置2組貝雷梁，做好貝雷片的縱向連接，并采用槽鋼焊接在立柱頂對貝雷片進(jìn)行限位。支撐結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，Midas Civil軟件建模結(jié)構(gòu)受力分析如圖4、圖5所示。

15#墩較高，適合采用托架施工法，但如果能利用臨時固結(jié)支撐的鋼管，顯然能節(jié)省資源與施工成本。根據(jù)前文所述得知，高墩采用鋼管落地支撐時成本會很高。因此，經(jīng)過多次研究討論并通過Midas Civil有限元軟件建模分析計算，得出結(jié)論：墩柱側(cè)采用預(yù)埋牛腿支撐，外側(cè)則采用和16#墩一致的臨時固結(jié)支撐鋼管，搭配形成整體支架，這個方案可以滿足施工要求。在墩身適當(dāng)高度預(yù)埋4個牛腿盒，間距為2 m，將長為1 m、高度為20 cm、厚度為20 mm的三塊鋼板采用坡口焊的方式進(jìn)行焊接制作成牛腿支撐，并在其上橫橋向布置245a橫梁，橫梁與800×16 mm鋼管頂縱向布置245a縱梁。貝雷片在縱梁上按橫橋向布置，共布置2組貝雷梁，做好貝雷片的縱向連接，并采用槽鋼焊接在立柱頂對貝雷片進(jìn)行限位。支撐結(jié)構(gòu)形式如圖6所示。Midas Civil軟件建模結(jié)構(gòu)受力分析如圖7、圖8所示。

3 設(shè)計效益

本工程因地制宜，綜合考慮，充分利用了后一道工序的材料（臨時固結(jié)設(shè)計的支撐鋼管），提前應(yīng)用到前一道工序中（0#塊現(xiàn)澆支架）。采用上述支架結(jié)構(gòu)形式，古毛2號高架橋全橋0#塊支架下部鋼材用量見后頁表1。

當(dāng)采用落地支架施工法時，全橋0#塊支架下部鋼材用量見后頁表2。

當(dāng)采用托架施工法時，全橋0#塊支架鋼材用量見后頁表3。

完成三角桁片的安裝之后，使用千斤頂來調(diào)整安裝應(yīng)力，弱化非彈性形變，保證主梁、立柱以及斜拉帶的安裝應(yīng)力范圍。在鋼圍堰上使用型鋼來搭建拼裝臺，然后拼裝底籃和底模，通過卷揚(yáng)機(jī)使底籃安裝就位，將前后吊帶、行走吊帶和底籃進(jìn)行錨固[3]。

4 結(jié)語

懸臂掛籃施工技術(shù)在連續(xù)箱梁橋、拱橋以及斜拉橋等大跨度橋梁工程中使用較為常見。懸臂掛籃施工難度大、技術(shù)復(fù)雜，因此，深入研究懸臂掛籃施工技術(shù)對于橋梁工程項目具有重要意義。本文結(jié)合廣西玉林某連續(xù)箱梁橋施工的實(shí)際情況，分析了該工程懸臂掛籃的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，如主桁承重系統(tǒng)構(gòu)成、主桁形狀等，最終選用了H596×199型鋼來作為主梁材質(zhì)，而立柱則選用了H600×200型鋼，選用180 mm（40Cr）銷軸將主梁與斜拉帶相連，這種選型方式可在一定程度上消除掛籃在安裝過程中主桁引起的非彈性形變，使主梁的受力更加均勻。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡宗浩，李小剛.黃墩大橋主梁懸臂澆注施工中的掛籃設(shè)計與分析[J].中外公路，2010，30（4）：186-189.

[2]唐 翔.復(fù)合式前支點(diǎn)掛籃的設(shè)計和施工探討[J].交通科技，2017（3）：101-103.

[3]丁延書，羅 浩，宋旭明，等.超大懸臂箱梁的施工掛籃構(gòu)造設(shè)計及受力分析[J].建筑施工，2018，40（5）：749-751.

作者簡介：林 峰（1977—），高級工程師，主要從事公路橋梁施工技術(shù)研究工作;

賢良華（1985—），高級工程師，主要從事公路橋梁施工管理工作;

楊環(huán)榮（1987—），工程師，主要從事公路橋梁施工管理工作。