大跨徑連續橋邊跨直線段現澆支架施工分析

丁東東

(寧德市路橋建設有限公司，福建 寧德 352000）

0 引言

大跨徑預應力混凝土連續橋梁因具備行車舒適、受力合理、用材節約、造型簡潔美觀、結構輕盈、建筑高度小、配筋少、抗震強等優點，在國內各種等級公路鐵路橋梁建設中被廣泛采用[1]。懸澆連續箱梁邊跨直線段模板支架平臺搭設方式有多種，如滿堂支架法、鋼管柱支架法、三角托架法等，在實際施工中，需要根據墩臺結構形式及地形地質等因素，選擇適宜的搭設方式[2]。國省干線（聯七線）公路金鐘大橋橋址處為溝谷地貌，地形起伏大，受地形因素影響，終點橋臺處邊跨現澆直線段無法按上述三種常規支架方法施工。為克服常規支架施工方法的不足，該橋借鑒三角托架法，利用原0#塊托架平臺分配橫梁型鋼，現場制作三角斜撐支架。

1 工程概況

金鐘大橋跨越溪流，橋梁總長213.5m。上部結構采用變截面連續剛構箱梁，跨度為55m+95m+55m，箱梁橫斷面為單箱單室直腹板，下部構造采用空心薄壁墩，基礎為灌注樁基礎、擴大基礎。起點臺采用柱臺，終點臺采用U 臺擴大基礎。該橋箱梁0#節段采用三角托架施工，兩側邊跨各有6.4m 的現澆直線段。

橋址區屬低山剝蝕及溝谷地貌，切割強烈，地形起伏大，一般高程介于351～435m 之間。該橋橫跨一條東西流向的河谷，兩側自然山坡坡度為50～60°，山體陡峭，強—中風化巖層廣泛出露。起點臺側場地條件充裕，場地土壤較為堅實，平整硬化后便可直接采用碗扣式滿堂支架方式進行邊跨直線段施工。終點側橋臺處于坡麓，地勢陡峭，采用U 臺擴大基礎，可保證基礎的穩定性，但橋臺前緣邊跨直線段可用于支架施工的場地長度僅為2～3m，支架限制高度為3m，無法采用常規滿堂支架法施工。終點臺地形地貌見圖1。

圖1 終點臺地形地貌圖

2 終點臺邊跨現澆直線段支架方案

2.1 方案設計

終點臺邊跨現澆直線段長度為6.4m，重量為194.49t，扣除支撐在橋臺上的1.4m，支撐在支架上的混凝土箱梁的重量為126.09t。由于支架在工作狀態下需承受支架模板自重、梁體自重、施工荷載和沖擊荷載，所以需要保證支架具有足夠的剛度、強度和穩定性。為此，設計了兩種支架布置方案。

方案一：鋼管支架法。在梁段兩端設置直徑600mm 的鋼管作為立柱，原0#塊托架平臺分配橫梁雙拼36b 工字型鋼作為縱梁，在縱梁上均勻布置橫向分配梁以形成支架平臺（見圖2）。該方法對梁段長度和支架高度無限制，但往跨中一側的鋼管柱基礎需要坐落在山坡上，需要在山坡上另行開挖平臺。該處地勢險峻，若采用爆破手段，會對橋臺基礎巖層造成擾動，存在一定的風險。

圖2 方案一示意圖

方案二：三角斜托架法。常規平衡三角托架多用高墩，不受支架高度限制，可形成完整的閉環穩定三角結構，但為了抵消墩臺彎矩，需要在另一側施加平衡配重。該大橋終點臺邊跨直線段受地形限制，支架高度僅為3m，終點橋臺為重力式橋臺，無條件設置平衡配重。因此，對方案二進行適當調整：利用原0#塊托架平臺分配橫梁雙拼36b 工字型鋼，制作三角斜托架，用剛性混凝土基礎取代下節點，從而達到降低支架高度的目的（見圖3）。并且，該方案能夠充分利用場地條件，將下節點位置前移，使支架受力后，重心位置處于支架下節點與橋臺中間，不會對橋臺增加額外彎矩，不需要考慮平衡配重。

圖3 方案二示意圖

2.2 方案比選

根據表1 可知，方案一需要在坡面上爆破開挖工作面作為鋼管柱基礎，但山坡陡峭，施工作業極不安全，且爆破易對橋臺處基礎地基造成擾動，存在不確定因素；方案二中的三角斜托架受載后會產生梁段方向的傾覆力矩，需采用可靠的方式連接支架與墩臺，利用墩臺的自重抵消傾覆力矩，以維持支架平衡。雖然兩個方案都存在一定的不足，但方案二可兼顧安全、經濟實用性，并能一定程度上加快橋梁施工進度，故采用方案二，即采用三角斜托架法。支架平臺尺寸見圖4、圖5。

表1 方案比選表

圖4 側立面圖（單位：cm）

圖5 橫斷面圖（單位：cm）

3 支架施工技術

3.1 支架計算

終點臺邊跨現澆直線段長度為6.4m，重量為194.49t，扣除支撐在橋臺上的1.4m，支撐在支架上的混凝土箱梁重量為126.09t，模板自重1.2kN/m2，施工荷載取值2.5kN/m2，沖擊荷載取值2kN/m2，永久荷載取分項系數1.2，可變荷載取分項系數1.4，采用邁達斯整體建模方式進行驗算（見圖6）。從表2 托架結構受力驗算結果可知，支架主要構件最大應力值及變形量均小于設計值，符合設計要求。

圖6 支架平臺模型圖

表2 托架結構受力驗算結果

3.2 支架安裝

第一，開展終點臺臺帽和支架基礎施工時，需預埋托架縱梁和斜撐桿連接鋼板，并采用U 型鋼筋錨固，以保證支架與墩臺之間穩固連接[3]。

第二，利用原0#塊托架平臺分配橫梁雙拼36b 工字型鋼作為斜撐、立柱和縱梁，型鋼拼縫焊接，并每隔50cm 在腹板處焊接加勁板補強。各個節點的連接采用焊接方式，其中斜撐和縱梁節點處需增設抗剪塊。

第三，鋪設橫向分配梁，鋪設底板模板[4]。

第四，支架安裝完成后，需預壓24 小時，以達到消除非彈性變形及測量彈性變形量的目的，并為后續的直線段箱梁模板調整提供可靠的數據依據。支架預壓荷載按梁重的1.2 倍計，以砂袋為加載物，加載的荷載分布強度與梁的荷載強度分布一致。

第五，預壓24 小時后，卸載砂袋。

第六，根據預壓期測量結果，調整底板模板標高，安裝側模板，轉入箱梁施工[5]。

第七，中邊跨合龍段完成，且完成體系轉換后，方可拆除支架。

4 結語

目前國省干線（聯七線）公路金鐘大橋已順利合龍并通車使用，經實踐檢驗，該施工方法大膽創新地將平衡三角托架施工技術改進成斜托架施工技術，克服了邊跨直線段現澆施工場地受限和托架高度受限等不利因素，有效規避了常規三角托架需增設平衡配重的使用條件，并充分利用場內原材料，提升了材料設備的周轉使用率，安全、高效、經濟地完成了邊跨直線段現澆施工，取得了較高的社會效益與經濟效益。可以說，金鐘大橋的順利竣工，為國內山區及場地條件復雜的墩臺處邊跨直線段施工提供了有益借鑒。