惠小軍

1 工程概述

某新建客貨共線鐵路大橋為(52+7×96+52)m剛構(gòu)連續(xù)組合梁橋，其中超百米高墩多達(dá)4個，最大墩高為116 m。為增加橋梁橫向剛度，橋墩設(shè)計為異型斜腿。該異型橋墩墩頂至分岔區(qū)的高度為50m，岔區(qū)高度為5m，岔區(qū)以下斜腿豎直高度最大為61m，采用矩形空心截面，橫橋向采用倒圓處理。岔區(qū)以上采用直線放坡，縱向內(nèi)外坡率均為1∶0，橫橋向外坡率為20∶1，內(nèi)坡率為26∶1。岔區(qū)以下將橋墩分開形成斜腿，斜腿仍采用矩形空心截面，為增加橋墩流線美感，橫向仍進(jìn)行倒圓處理。

由于橋墩最大墩高達(dá)116 m，施工方法首選采用液壓爬模施工。斜腿施工在岔區(qū)合龍段澆筑前為獨(dú)立受力構(gòu)件，與一般橋墩施工所異之處在于:由于斜腿傾角約為7.5°，合龍前斜腿受力屬壓彎組合受力，由于混凝土自重作用，斜腿將會發(fā)生撓曲變形，且隨著斜腿高度的增加，彎曲變形將呈明顯增大趨勢，為確保橋墩線型滿足設(shè)計要求，必須進(jìn)行斜腿變形約束。另一方面，由于在斜腿現(xiàn)澆混凝土節(jié)段重量作用下，鋼筋由于剛度較低，將發(fā)生較大的彎曲變形，不利于保證混凝土質(zhì)量和鋼筋保護(hù)層厚度的控制。因此，必須提高斜腿在施工過程中的剛度，減小斜腿變形影響，確?；炷凉こ藤|(zhì)量。勁性骨架法采用型剛支架對斜腿內(nèi)鋼筋進(jìn)行加強(qiáng)，從而顯著提高橋墩高度，在斜拉橋橋塔、Ⅴ形橋墩等施工中已有較多采用，實踐證明其有效性。本橋借鑒已有勁性骨架法施工的成功經(jīng)驗，針對異型斜腿的構(gòu)造特點設(shè)計相應(yīng)的型鋼加強(qiáng)方案，借助橋梁有限元分析軟件對設(shè)計方案進(jìn)行強(qiáng)度和剛度檢算，檢算結(jié)果滿足相應(yīng)規(guī)范要求，實際施工證明該方案的合理性。

2 斜腿施工工藝

本橋有4個斜腿異型墩，考慮工期緊，4個墩同時施工，一次澆筑高度4.5 m。高墩身施工除最下面一節(jié)采用拉桿模板法外，其余部分墩身施工均采用爬模逐段澆筑施工。高墩身爬模施工時，設(shè)置一臺塔吊作為施工的垂直起重機(jī)械，塔吊基礎(chǔ)位于高墩身承臺上，附著于高墩身外壁上，間隔一定高度設(shè)一道附墻撐，確保塔吊安全穩(wěn)定。施工零星材料以及設(shè)備的垂直運(yùn)輸?shù)染筛叨张运踟?fù)責(zé)。另設(shè)置一臺雙籠施工電梯(1 t)，供人員上下使用。當(dāng)塔柱起步段1，2節(jié)段完成后安裝電梯，電梯基礎(chǔ)位于高墩身承臺上，導(dǎo)軌附著于高墩身外壁，并隨著爬架的爬升而接高，在爬架外側(cè)底口設(shè)置吊掛平臺，以作為電梯平臺。高墩身混凝土由混凝土拌合站供應(yīng)，通過攪拌車輸送至墩位處，混凝土輸送泵泵送入模。由于垂直距離較高，采用高壓混凝土輸送泵，其垂直輸送能力應(yīng)滿足最高墩身施工需要。

1 )施工準(zhǔn)備。待高墩身承臺施工完畢后，做好承臺的竣工檢查，對承臺的里程、位置、高程等再聯(lián)測一次，并與承臺竣工資料核對，確定高墩身的準(zhǔn)確位置。放出測量點，根據(jù)測量點的位置及高程，清理承臺混凝土表面，按規(guī)范要求進(jìn)行接縫處理。整修連接鋼筋，在基礎(chǔ)頂面測定中線、水平，劃出墩身底面位置。

2 )勁性骨架安裝。為固定、定位墩身鋼筋，固定模板，在墩身每個節(jié)段均設(shè)置勁性骨架，勁性骨架采用∠125×10，∠75×8焊接成具有一定剛度和定位精度的鋼桁架。勁性骨架使鋼筋定位更準(zhǔn)確，施工時能更好的保證A形高墩身的線型，避免高墩偏離設(shè)計位置，也能提高模板施工的便利性。

3 )鋼筋綁扎。鋼筋制作全部在鋼筋車間完成，運(yùn)至墩位現(xiàn)場安裝。墩身豎筋上端靠骨架臨時固定，測量控制豎筋的斜度。根據(jù)豎筋上標(biāo)出的箍筋控制綁扎位置，從下往上準(zhǔn)確與豎筋綁扎固定。箍筋綁扎時，在豎筋外側(cè)綁一定數(shù)量的橡膠墊塊，以保證澆筑混凝土?xí)r墩身鋼筋的保護(hù)層厚度。

4 )模板。高墩爬模板包括內(nèi)模和外模，該種模板主要由以下部件組成:模板、上平臺、主背楞桁架、斜撐、后移裝置、受力三角架、主平臺、吊平臺、埋件系統(tǒng)、滑道、液壓提升裝置等。外模主要采用大塊木模板，配以小塊切角處模板，內(nèi)模也采用大塊木模。內(nèi)、外模主要由WISA面板、木工字梁、槽鋼背楞組成。

模板具有結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)實用，標(biāo)準(zhǔn)化程度高等特點。在單塊模板中，膠合板與豎肋(木工字梁)采用自攻螺絲和地板釘連接，豎肋與橫肋(雙槽鋼背楞)采用連接爪連接，在豎肋上兩側(cè)對稱設(shè)置兩個吊鉤。兩塊模板之間采用芯帶連接，用芯帶銷固定，從而保證模板的整體性，使模板受力更加合理、可靠。木梁直墻模板為裝卸式模板，拼裝方便，在一定的范圍和程度上能拼裝成各種大小的模板。模板剛度大，接長和接高均很方便。

鋼筋施工完畢后，經(jīng)監(jiān)理檢查鑒認(rèn)后，方能立模。爬模施工時先提升內(nèi)模再提升外模，通過設(shè)置保護(hù)層墊塊確保鋼筋有足夠的保護(hù)層。模板固定要牢固，確保其穩(wěn)定性，不能漏漿。由于套模板主要靠埋置在混凝土里的埋件爬錐進(jìn)行受力，所以需加強(qiáng)對埋件系統(tǒng)檢查驗收的簽證制度。

5 )混凝土澆筑。模板安裝完成，檢查、簽證，符合規(guī)范要求后，進(jìn)行混凝土澆筑施工。

6 )混凝土養(yǎng)護(hù)與施工縫處理。混凝土養(yǎng)護(hù):墩身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度(一般手按不露痕)時，即可進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。A形墩壁厚3 m，需設(shè)冷卻管降溫，混凝土養(yǎng)護(hù)方法采用灑水養(yǎng)護(hù)。灑水次數(shù)多少應(yīng)以能保持混凝土濕潤為度。

施工縫處理:當(dāng)塔柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa時，采用人工鑿毛，要求完全清除混凝土表層浮漿，露出粗骨料顆粒，墩身混凝土施工在水平方向不得留有接口分隔縫，混凝土施工接縫應(yīng)滿足相關(guān)施工規(guī)范要求。

7 )墩身施工質(zhì)量控制。高墩身施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制墩身的傾斜度誤差，傾斜度誤差、墩身軸線偏差、墩身斷面尺寸偏差均應(yīng)符合規(guī)范要求。

3 勁性骨架系統(tǒng)設(shè)計

本橋勁性骨架系統(tǒng)主要由沿高度方向的立柱以及其間的平聯(lián)和斜聯(lián)組成的角鋼桁架體系(見圖1)。其中立柱采用角鋼∠125×125×10，其他桿件采用角鋼∠75×75×8。

勁性骨架所受荷載考慮勁性骨架自重、鋼筋自重、澆筑節(jié)段混凝土濕重、風(fēng)力、振搗混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力以及施工機(jī)具及模板重量等，主要荷載計算如下。

3.1 澆筑混凝土節(jié)段濕重

勁性骨架受到的混凝土荷載為圖2中的ΔABC及ΔA'B'C'部分的混凝土重量。ΔABC部分及ΔA'B'C'部分體積為:V=0.5×4.5×0.93×7.6=15.9 m3，重量為:G=15.9×25=397.5 kN。

等效施加在勁性骨架上的點荷載F=397.5×0.93/4.59/5= 16.1 kN(5個節(jié)點荷載)。

3.2 風(fēng)荷載

風(fēng)荷載取500 Pa，迎風(fēng)面面積S=7.6×4.5=34.2 m2;計算簡圖如圖3所示。F=K1K2K3K4W0=0.4×500×34.2×2.25/ 4.59=3 353 N，等效施加在勁性骨架上的點荷載F=3.353/5= 0.67 kN(5個節(jié)點荷載)。

3.3 振搗混凝土?xí)r的側(cè)壓力

按照4 kPa計算。按最不利計算，取模板上口50 cm計算，且加載位置在勁性骨架內(nèi)側(cè)。計算簡圖如圖4所示。

等效施加在勁性骨架上的點荷載F=14.074/5=2.815 kN (5個節(jié)點荷載)。

3.4 施工人員及機(jī)具等其他荷載

取10 kN的豎向集中荷載，按最不利計算，加載位置在勁性骨架內(nèi)側(cè)。內(nèi)側(cè)勁性骨架立柱，每根立柱受力F=1 kN。

3.5 計算結(jié)果

采用橋梁分析軟件對勁性骨架系統(tǒng)在一個混凝土節(jié)段的內(nèi)桁架體系進(jìn)行建模分析，計算得到最不利荷載作用下模板最大變形5 mm，最大角鋼桿件應(yīng)力189 MPa，表明所設(shè)計的勁性骨架系統(tǒng)受力良好，滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

本文通過對某鐵路特大橋斜腿異型高墩的勁性骨架系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計和理論分析，有效控制了斜腿在施工過程中由于混凝土自重作用下的變形，從而避免混凝土澆筑質(zhì)量難以控制、混凝土保護(hù)層厚度不易保證等異型橋墩現(xiàn)澆施工過程普遍存在的難題。實踐證明，勁性骨架對于斜腿在現(xiàn)澆過程中的剛度提高明顯，在異型橋墩現(xiàn)澆施工方法中不可避免。本文所采用的勁性骨架系統(tǒng)設(shè)計和計算方法可為類似橋墩施工提供參考。

［1］ 張 力.淺談勁性骨架在高墩施工中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2009，35(35)：342-343.

［2］ 黃玉仁.雙向傾斜索塔柱中的勁性骨架施工設(shè)計［J］.福建建筑，2008，123(9)：99-100.

［3］ 于進(jìn)學(xué).Ⅴ型墩勁性骨架施工工藝簡述［J］.山西建筑，2010，36(2)：324-325.