現澆混凝土箱梁少支架組合支撐體系施工技術

李 杰，夏運強

(1.中交第二航務工程局有限公司，湖北 武漢 430040；2.長大橋梁建設施工技術交通行業重點實驗室，湖北 武漢 431400；3.交通運輸行業交通基礎設施智能制造研發中心，湖北 武漢 431400；4.中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司，湖北 武漢 431400；5.中交二航局第二工程有限公司，重慶 401102)

1 工程概況

白居寺長江大橋東引橋為主橋的過渡橋梁，全長238 m。橋跨布置為(38+40)m、(40+40)m、(40+40)m三聯預應力混凝土連續現澆梁橋。箱梁采用雙幅布置單箱多室預應力混凝土箱梁，箱梁高2.2 m，懸臂段長度1.95 m。頂板寬16.96～27.74 m，厚25 cm，中間設置50 cm后澆帶。底板寬13.06～23.84 m，厚22 cm。東引橋所處區域的填方土體局部厚度較大，且土質多為粉質黏土，整體區域呈階梯形布置，毗鄰建(構)筑物，巴濱路及施工便道。東引橋墩身高15～42.5 m。白居寺長江大橋東引橋橋型布置如圖1所示。

圖1 東引橋橋型布置圖

2 主要施工工藝

2.1 工程重難點

本工程現澆箱梁工程重難點主要為：①東引橋地形情況復雜，階梯形布置，地質條件上覆回軟基粉質回填土，承載力差；②支架高度最高達47.5 m，最低21 m，整體穩定性控制難度大；③施工區域毗鄰既有房建、市政道路、臨時施工通道等既有構筑物，施工臨時防護面積大。

2.2 支架設計確定

2.2.1 支架設計

鑒于以上重難點，經綜合考慮確定寬幅現澆混凝土箱梁少支架組合支撐體系，以下部鋼管少支架和上部盤扣滿堂支架組合形式的承力結構。其中，少支架基礎根據地質情況設置為條形基礎+1.2m鉆孔灌注樁基礎。鋼立柱采用φ800×10鋼管，鋼管間平聯采用2[25，斜撐采用2[25，通過連接板焊接。鋼立柱橫梁采用2I56a，橫梁上放置縱向貝雷梁，其上布置I14分配梁。在分配梁上搭設盤扣式腳手架。支架兩側分別設置1 m寬人行通道，且涉及臨時下穿通道搭設門架基礎。立面簡圖見圖2，斷面簡圖見圖3。

圖2 東引橋支架布置立面圖

圖3 東引橋支架布置斷面圖

2.2.2 支架模型主要部位驗算

1)跨中下部結構受力驗算。

下部結構采用Midas Civil建立局部模型計算，選取最不利的工況，考慮上部結構荷載、施工臨時荷載、風荷載，邊界條件樁底按固結考慮，材料自重及荷載系數等由軟件計入。經過支架結構布置及上部結構荷載對比，選取受力最不利的第二跨支架進行計算，計算模型及結果見圖4～6。

圖4 計算模型

在最不利荷載組合作用下，支架最大組合應力為154.7 MPa

圖5 豎向受力情況

圖6 橫向受力情況

2)其余參數驗算。

(1)貝雷梁受力分析。選取最大跨徑的貝雷梁進行整體受力分析，驗算在其材料自重和外荷載組合作用下，單片貝雷梁最大彎矩為36 298.1 kN·m<[M]=47 292 kN·m最大剪力為，8 637.8 kN<[Q]=12 260 kN均滿足規范要求。

(2)鋼管樁穩定性及斜撐穩定性計算。選取受力最不利的鋼管樁及斜撐驗算其穩定性，根據《水運工程鋼結構設計規范》(JTS 152—2012)，在支架最大組合應力作用下，彎矩作用平面內鋼管樁及斜撐穩定性分別為σ=123.4 MPa<215 MPa及σ=73 MPa

(3)鋼管樁基礎受力計算。根據反力計算結果，取鋼立柱最大反力1 671.2 kN，最大水平力4.4 kN。按照《港口工程樁基規范》(JTS 167-4—2012)，計算灌注樁單樁軸向受壓承載力N=2 023.9 kN<2 574 kN、正截面壓應力σ=6.17 MPa<13.4 MPa及水平力產生的拉應力σ=0.63 MPa<1.43 MPa。

除上述參數驗算外，其余構件各項參數均經過嚴格驗算，均滿足規范要求。

2.3 施工主要步驟簡述

2.3.1 支架基礎施工

支架基礎施工樁基礎采用旋挖鉆成孔，澆筑預埋φ800×10 mm鋼管樁與樁基礎嵌入錨固；條形基礎及承臺預埋鋼板兩種基礎形式均采用在基礎澆筑前預埋帶有錨固鋼筋的鋼板進行同步澆筑錨固，過程應嚴格控制預埋中心點位置。

2.3.2 少支架架體搭設

根據鋼管樁設計頂標高反算出鋼管樁理論長度，據此進行鋼管樁下料加工制作。鋼管樁接長采用焊接，焊接接頭采用坡口熔透焊相鄰鋼管樁安裝完成后進行平聯、斜撐的焊接施工，盡早形成整體框架結構，防止鋼管樁在風荷載、車輛碰撞等意外情況下得失穩倒塌。

2.3.3 承重梁安裝

承重梁采用2I56a型鋼，承重梁在地面拼裝完成后吊運處安裝，施工過程中承重梁接長時應避免出現錯縫偏差，并應在腹板處焊接連接板，保證承重梁結構安全。

2.3.4 貝雷梁安裝

少支架貝雷梁選用321貝雷片，貝雷梁在陸地上采用吊重設備拼裝成單跨或多跨，然后進行整體吊安，加快安裝速度。同步完善橫向聯系及縱向限位裝置的設置。

2.3.5 盤扣架搭設

立桿、水平桿、斜桿均采用D48×2.5 mm鋼管，橫橋向立桿間距為0.6～1.2 m、縱橋向立桿間距為0.6～0.9 m，步距為1～1.5 m。盤扣架頂部設置[8分配梁、木方及竹膠板作為底模。搭設現場見圖7。

3 主要運用效果

本工程制定的施工技術方案有效解決了東引橋區域涉及的地形復雜、地質情況差、支架高度較高、橋面幅度寬、施工風險高等重難點問題。在以下方面對后續同類型施工具有一定指導意義。

3.1 寬幅現澆箱梁混凝土的開裂控制

重慶白居寺長江大橋東引橋橋面寬為40.55～50.32 m，橋面寬度在同類型橋梁中位居前列，通過以下措施對寬幅現澆箱梁混凝土的開裂控制。

1)澆筑方案優化設計：現澆箱梁澆筑方案平面采取左右分幅，中間設置后澆帶及上下分底腹板澆筑及頂板澆筑的方式解決了橫、縱向收縮應變導致的開裂問題。

2)軟弱地基支架沉降控制：通過采取支架基礎最優方案、預壓消除非彈性變形及過程分層設置施工沉降觀測點，最終支架沉降量控制在10 mm以內，有效解決了澆筑過程中由支架沉降造成的混凝土開裂情況。

3.2 山區臨江陡坡地帶工況下支架穩定性控制

1)采用此類格構式少支架可有效克服陡坡地帶階梯形問題，同時，在少支架上部設置縱向連接的貝雷梁及盤扣可減少該類少支架縱向失穩的風險且對其具有縱向約束作用；橫向設置聯系桿件可確保其支架橫向穩定性。

2)組合支架各節點位置應設置加固措施以確保上層盤扣支架同下層少支架的整體受力穩定，同時各節點位置應嚴格控制偏心受力情況，防止其傾覆。

3)其基礎受力形式可根據各部位地質情況進行最優設置，同時采取部分排水措施可有效防止沖刷對基礎帶來的不利影響。

4 結束語

白居寺長江大橋東引橋現澆箱梁所面臨的單項工況國內已建和在建的橋梁中均出現過，但針對市政橋梁面臨地形復雜呈階梯形布置、地質情況差、支架高度較高、橋面幅度寬、施工風險高等組合工況較為少見。經過項目精心設計支架方案，嚴格施工過程管理，克服了相應重難點問題，采取的山區臨江陡坡地帶寬幅現澆混凝土箱梁組合支撐體系施工技術取得了較好效果，可以為今后同類型橋梁現澆箱梁施工提供參考。

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