(中鐵十局西北公司，陜西西安 710000)

1 工程概況

清水鄉(xiāng)特大橋系桿拱，孔跨結(jié)構(gòu)1-56 m鋼管混凝土系桿拱，跨越312國(guó)道。主梁采用箱形截面，拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，啞鈴形截面，拱肋與主梁的剛度之比為1/17.5，屬剛性系梁剛性拱。

矢高11.667 m，矢跨比1/4.8。拱軸線為二次拋物線，起拱線位于梁頂下1.25 m，每片拱肋由兩根上、下鋼管(φ700×16 mm)和兩塊厚16 mm鋼板焊接成啞鈴形斷面，拱肋高度1.8 m，拱肋中收距11.2 m。為增強(qiáng)拱肋平面外穩(wěn)定性，拱肋間設(shè)置三道橫撐，均為一字撐。橫撐為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，鋼管直徑700 mm，壁厚16 mm。

全橋拱肋共設(shè)9對(duì)吊桿，吊桿采用PES.HY(FD)7-85成品索體，冷鑄錨錨固，張拉端設(shè)于拱肋頂部。

梁體采用等高度、單箱三室形斷面，梁長(zhǎng)57.6 m，梁高2.6 m，在端部梁底局部加高至3.1 m。

2 清水鄉(xiāng)系桿施工方案

1)箱梁支架地基處理。

全橋箱梁均為滿堂支架現(xiàn)澆，原地面用推土機(jī)推平，并用壓路機(jī)碾壓，應(yīng)確保地基承載力達(dá)到220 kPa以上。地基換填碾壓完畢后澆筑一層20 cm厚C20混凝土作為腳手架基礎(chǔ)。

2)碗扣式支架搭設(shè)方案。

現(xiàn)澆支架采用φ48×3.5 mm碗扣式鋼管支架，支架平均高度為5.4 m。在27號(hào)，28號(hào)墩的兩側(cè)各7.5 m長(zhǎng)度范圍按照30 cm×60 cm(縱向×橫向)布置立桿，腹板處加密到 30 cm×30 cm，其余范圍按照60 cm×60 cm布置立桿。水平橫桿按照60 cm步距布置。預(yù)壓的最大荷載為箱梁重量加上施工荷載總重量的1.2 倍。

3)混凝土的澆筑。

箱梁及拱腳混凝土施工一次性施工完成，汽車泵泵送澆筑。a.混凝土澆筑順序?yàn)閺南淞旱膬啥碎_始向中間端推進(jìn)。澆筑時(shí)按斜坡分層布料，腹板的振搗采用細(xì)振搗棒(φ30 mm)，插入式振搗棒應(yīng)避免觸及波紋管，頂板的混凝土振搗采用插入式振搗棒配合平板式振搗器振搗。在鋼筋密的地方用小型振搗棒，確?；炷琳駬v密實(shí)。b.拱座同主梁混凝土同時(shí)澆筑，澆筑前預(yù)埋好拱座部分拱肋。拱肋預(yù)埋段采用角鋼支架固定。

4)箱梁預(yù)應(yīng)力筋張拉。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求箱梁混凝土強(qiáng)度及彈性模量達(dá)到設(shè)計(jì)的90%，且齡期不少于14 d方可張拉。鋼束張拉實(shí)行張拉力、伸長(zhǎng)量雙控，以張拉力為主，以伸長(zhǎng)量為校核，允許誤差±6%。

5)鋼管拱肋拼裝。

鋼管拱拱肋分拱腳預(yù)埋段、中間節(jié)段、拱頂段三個(gè)部分，其中拱腳預(yù)埋段在施工箱梁時(shí)預(yù)埋定位準(zhǔn)確后與箱梁及拱腳一起澆筑，拱頂合龍段制作時(shí)考慮加工與合龍時(shí)的溫差影響而在加工時(shí)預(yù)留了10 cm的富余量，在吊裝合龍節(jié)段時(shí)，先在前一天的相同溫度條件下，測(cè)量出合龍口的精確長(zhǎng)度，然后對(duì)拱頂合龍節(jié)進(jìn)行精確切割，并按圖紙要求將切割端打磨出坡口，以上工作完成后，在第二天相同溫度條件下進(jìn)行合龍節(jié)段的安裝。中間節(jié)段和拱頂段采用φ1020×8 mm鋼管墩搭設(shè)承重支架進(jìn)行安裝定位，鋼管墩之間采用鋼桁架聯(lián)結(jié)加強(qiáng)支架的整體穩(wěn)定性。拱肋鋼管采用50 t輪胎吊裝，拱肋吊裝采用“兩邊對(duì)稱安裝→拱頂合龍段安裝”的順序。拱肋安裝的標(biāo)高及角度考慮制造誤差、溫度及拱肋設(shè)計(jì)預(yù)拱度的影響，拱肋空鋼管在支架上就位后，采用全站儀和水準(zhǔn)儀復(fù)測(cè)拱軸線，通過(guò)支架頂安放的30 t手動(dòng)千斤頂進(jìn)行調(diào)整，直至平縱面誤差符合精度要求后在設(shè)計(jì)要求合龍溫度內(nèi)合龍焊接，拱肋合龍接頭處在焊接前進(jìn)行剛性固定，以免焊接時(shí)接頭發(fā)生相對(duì)位移。拱肋鋼管焊接合龍后吊裝、焊接橫撐管。

6)拱肋、橫撐混凝土壓注。

首先對(duì)稱灌注拱肋上管混凝土，待上管混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，然后對(duì)稱灌注拱肋下管混凝土，待下管混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí)，對(duì)稱灌注拱肋腹腔混凝土，最后泵送港灣橫撐管混凝土。

7)吊桿安裝和調(diào)索張拉。

a.吊桿安裝。全橋吊桿采用人工配合吊車安裝，在拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上后進(jìn)行吊桿安裝，吊桿的安裝由鋼管拱肋上錨孔自上而下穿出，通過(guò)拱肋預(yù)留鋼管，穿到下錨箱錨固。b.吊桿張拉。拱肋吊桿安裝完畢后，待拱肋混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%即可張拉吊桿，每片拱肋對(duì)稱吊桿應(yīng)同時(shí)均衡對(duì)稱張拉。張拉順序見圖1。

圖1 張拉順序圖

吊桿張拉結(jié)束后，焊接封閉吊桿錨箱，錨箱內(nèi)采用發(fā)泡型聚氨酯填充，外扣防水罩。

3 系桿拱施工控制要點(diǎn)與措施

3.1 重視地基處理及支架預(yù)壓

地基處理及支架預(yù)壓效果是避免現(xiàn)澆箱梁因地基及支架不均勻沉降變形而造成開裂的關(guān)鍵。通過(guò)利用MIDAS軟件建模分析，分別對(duì)跨中、1/4跨及梁端區(qū)域假設(shè)發(fā)生不均勻沉降變形進(jìn)行梁底應(yīng)力分析，結(jié)果如下:

1)跨中區(qū)域支架沉降不均勻分析。變形圖見圖2。箱梁跨中區(qū)域支架發(fā)生沉降時(shí)，跨中下?lián)? mm，梁底拉應(yīng)力為2.3 MPa。

圖2 變形圖（一）

2)1/4跨區(qū)域支架沉降不均勻分析。變形圖見圖3。當(dāng)1/4跨區(qū)域支架發(fā)生沉降時(shí)，跨中下?lián)? mm，梁底拉應(yīng)力為0.7 MPa。

3)梁端支架沉降分析。變形圖見圖4。當(dāng)梁端區(qū)域支架發(fā)生沉降時(shí)，跨中下?lián)? mm，梁底拉應(yīng)力為1.0 MPa。

圖4 變形圖（三）

可見支架發(fā)生2 mm～5 mm不均勻沉降變形時(shí)，梁底拉應(yīng)力達(dá)到0.7 MPa～2.3 MPa，這種變形發(fā)生在梁體混凝土終凝后尚未生成強(qiáng)度時(shí)危險(xiǎn)性最大，梁體將因支架不均勻沉降變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。因此地基處理效果、支架搭設(shè)方案及預(yù)壓效果對(duì)避免不均勻沉降至關(guān)重要。

3.2 布設(shè)應(yīng)力應(yīng)變控制點(diǎn)，監(jiān)控施工過(guò)程中梁體及拱肋的受力、變形狀態(tài)

清水特大橋系桿拱的施工過(guò)程較為復(fù)雜，將經(jīng)歷多次體系轉(zhuǎn)換，系梁多次預(yù)應(yīng)力張拉等復(fù)雜工序。施工工序復(fù)雜，施工周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)圖紙的要求是施工的最終目標(biāo)，這包括設(shè)計(jì)要求的內(nèi)力狀態(tài)和線形狀態(tài)。而實(shí)際施工過(guò)程中，受到天氣條件、施工質(zhì)量等許多不確定因素的影響，要保證橋梁的施工和使用安全，需要對(duì)施工狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)識(shí)別(監(jiān)測(cè))、調(diào)整(糾偏)、預(yù)測(cè)，使施工處于有效的控制之中。這對(duì)設(shè)計(jì)目標(biāo)安全、順利實(shí)現(xiàn)是至關(guān)重要的。

根據(jù)施工過(guò)程的受力特點(diǎn)，擬重點(diǎn)對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控，主要包括梁拱的預(yù)拱度、系梁的預(yù)應(yīng)力張拉、吊桿張拉等進(jìn)行控制，最終使結(jié)構(gòu)的線形、受力狀態(tài)、變形與設(shè)計(jì)保持一致。

1)位移測(cè)點(diǎn)布置。a.長(zhǎng)期變形測(cè)點(diǎn)布置。監(jiān)控期間長(zhǎng)期位移測(cè)點(diǎn)設(shè)在每段預(yù)制拱肋的端部，見圖5。b.吊桿張拉時(shí)位移測(cè)點(diǎn)布置。吊桿張拉期間，為能夠準(zhǔn)確掌握吊桿伸長(zhǎng)量值，在吊桿上端拱肋處和下端主梁上各布置一個(gè)附加變位測(cè)點(diǎn)，如圖6所示。

圖5 長(zhǎng)期位移測(cè)點(diǎn)布置斷面圖

圖6 系梁位移測(cè)點(diǎn)橫向布置示意圖

2)拱肋、系梁應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置。拱肋的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)取2個(gè)斷面，如圖7所示，依次為(Y1，Y1')，每一斷面布置測(cè)點(diǎn)。其中截面僅在拱肋上布置測(cè)點(diǎn)，每個(gè)拱肋斷面上、下各布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)。要求測(cè)點(diǎn)布置能夠準(zhǔn)確了解上述控制截面在各工序完成后的應(yīng)力狀態(tài)。系梁的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)取5個(gè)截面，每一斷面上的測(cè)點(diǎn)布置見圖8。

圖7 應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置圖

圖8 拱肋斷面測(cè)點(diǎn)布置圖

4 結(jié)語(yǔ)

系桿拱箱梁由于梁長(zhǎng)達(dá)57.6 m，在整個(gè)結(jié)構(gòu)尚未形成受力體系時(shí)，支架的不均勻變形沉降將對(duì)現(xiàn)澆箱梁產(chǎn)生破壞，尤其在混凝土強(qiáng)度生成的前期。系桿拱的受力較為復(fù)雜，設(shè)置應(yīng)力應(yīng)變觀測(cè)點(diǎn)對(duì)系桿拱的受力分析與設(shè)計(jì)是否相符有重要意義。

［1］TZ 204-2008，鐵路橋梁施工技術(shù)指南［S］.

［2］TB 10212-98，鐵路鋼橋制造規(guī)范［S］.

［3］李建學(xué).長(zhǎng)沙市黃柏瀏陽(yáng)河大橋主橋系桿施工［J］.山西建筑，2011，37(2):167-168.