賀志榮

(中鐵二局股份有限公司，四川成都610031)

隨著鐵路、公路建設(shè)的發(fā)展，橋梁施工中橋梁結(jié)構(gòu)正向大跨、薄壁、輕型、整體方向發(fā)展，高墩大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))得到了廣泛的發(fā)展。

目前在橋梁施工中比較常見的是預(yù)制梁和現(xiàn)澆連續(xù)梁(剛構(gòu))。預(yù)制梁的施工技術(shù)比較成熟，施工方法基本相同，應(yīng)用比較廣泛;現(xiàn)澆連續(xù)梁(剛構(gòu))特別是利用掛籃施工的連續(xù)梁(剛構(gòu))施工方法很多，但0#塊施工是此類橋梁施工的重點(diǎn)，如何正確設(shè)置0#塊施工平臺(tái)是連續(xù)剛構(gòu)橋梁0#塊施工的關(guān)鍵。

1 工程概況

新建蘭渝鐵路三岔口雙線特大橋位于廣元市蒼溪縣鴛溪鎮(zhèn)境內(nèi)，中心里程為D1K641+797。其主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及使用范圍如表1。

表1 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及使用范圍

本橋主墩為高59m、62m的單肢空心薄壁高墩。主橋上部結(jié)構(gòu)為(40+72+40)m連續(xù)剛構(gòu);孔跨結(jié)構(gòu)為:14×32m簡支T梁+(40+72+40)m連續(xù)剛構(gòu)+5×32m簡支T梁，全長787.83m。主橋縱橋向劃分為8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對稱梁段，連續(xù)剛構(gòu)0#梁段長12m，高6.2m。箱梁設(shè)計(jì)為縱向、橫向、豎向三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，采用單箱、單室、變截面箱梁，梁體全長153.3m，中跨中部10m梁段和邊跨端部9.65m梁段為等高梁段，梁高3.4m;中墩處梁高6.2m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線Y=2.8X2/282+3.4m變化。箱梁頂板寬9.46m，箱梁底寬6.4m。

2 支架平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 支架平臺(tái)設(shè)計(jì)原則

本橋主墩高、0#塊自重大、單懸臂長，且采用C55高性能混凝土(圖1)，支架設(shè)計(jì)的難點(diǎn)是剛度和強(qiáng)度控制。針對以上情況，本橋0#塊施工支架平臺(tái)就地取材，采用棧橋拆卸I36a工字鋼形成支架縱橫向主平臺(tái)，同時(shí)在墩身預(yù)埋I36a工字鋼斜撐與施工平臺(tái)形成三角形支架，其設(shè)計(jì)荷載須滿足:混凝土自重、模板支架重量、人群機(jī)具重量、風(fēng)載、雪載、沖擊荷載等。

圖1 連續(xù)剛構(gòu)0#塊結(jié)構(gòu)簡圖

2.2 支架平臺(tái)設(shè)計(jì)

根據(jù)本橋高墩特點(diǎn)，0#塊施工支架平臺(tái)采用勁性牛腿膺架。0#段支架系統(tǒng)采取在墩柱上預(yù)埋縱向I36a工字鋼5根(單根長14m)，縱梁上的橫向分配梁采用I36a工字鋼15根(單根長12m)，并在墩身中埋設(shè)2層25鋼筋網(wǎng)片，防止縱向分配梁損傷墩壁混凝土?？v、橫向工字鋼上下面焊接25鋼筋，保證其間距，防止工字鋼側(cè)翻。同時(shí)采用I36a工字鋼作為斜撐，上下分別與I36a工字鋼縱梁和墩身預(yù)埋鋼板焊接，焊縫高度hf≥8mm，形成托架主要受力平臺(tái)體系。工字鋼上滿鋪14cm×14cm縱橫向枋木，在枋木上搭設(shè)48×3.5鋼管腳手架，鋼管腳手架設(shè)置頂托及底托，鋼管縱向間距為60cm，橫向間距為 30cm、60cm、85cm，同時(shí)按 30°～60°設(shè)置縱橫向剪力撐【1】。鋼管頂托上設(shè)置14cm×14cm縱橫向枋木，枋木相互錯(cuò)頭1.0m以上，在腹板下橫向枋木適當(dāng)加密?？v向枋木上鋪設(shè)25mm厚竹膠板，以形成640cm寬底模。具體布置見圖2、圖3。

圖2 0#段旁墩支架橫向布置

圖3 0#塊旁墩支架縱向布置

2.3 支架平臺(tái)驗(yàn)算

2.3.1 荷載計(jì)算

2.3.1.1 恒載

(1)縱向混凝土線荷載Q1

0#塊長12m，體積239.78m3，梁體自重取26.5kN/m3。

底板線荷載:6.4×0.75×12×26.5/12=127.2kN/m;

腹板線荷載:0.75×4.7×2×12×26.5/12=186.8kN/m;

頂板線荷載:6.4×0.35×12×26.5/12=59.4kN/m;

縱向上倒角線荷載:1.05×0.35×12×26.5/12=9.7kN/m;

縱向下倒角線荷載:0.4×0.4×12×26.5/12=4.2kN/m;

翼板線荷載:(0.35+0.60)×1.53×12×26.5/12=38.5kN/m;

(2)支架平臺(tái)線荷載Q2

支架平臺(tái)荷載包含工字鋼鋼支架自重、鋼管腳手架自重、枋木自重、模板自重:Q2=858.61/12=71.55kN/m。

2.3.1.2 活載Q3

施工荷載:2.5×12×6.4/12=16kN/m;

混凝土沖擊振搗產(chǎn)生荷載:4×12×6.4/12=25.6kN/m;

活載總值:Q3=16+25.6=41.6kN/m。

2.3.1.3 荷載總值Q

荷載分項(xiàng)系數(shù)取恒載1.2，活載1.4(已充分考慮風(fēng)雪等其他相關(guān)荷載)【2】;

線荷載總值:Q=(Q1+Q2)×1.2+Q3×1.4=569.2kN/m。

2.3.2 支架平臺(tái)驗(yàn)算

支架驗(yàn)算采用MIDAS Civil2010軟件進(jìn)行分析。

查表知，I36a截面特性:

截面面積:A=7 644mm2

慣性矩:Ix=157 960 000mm4

截面抵抗矩:Wx=877 600mm3

彈性模量:E=2.1×105MPa

(1)橫向I36a分配梁計(jì)算

(2)橫向最外側(cè)的兩根縱向I36a受力計(jì)算

I36a工字鋼截面應(yīng)力σ=M/W=153.50×106/11/877 600=174MPa【3】，由圖4、圖5 可知:I36a工字鋼在此支架平臺(tái)系統(tǒng)中σmax=－153.5MPa＜σ=174MPa，支架平臺(tái)設(shè)計(jì)滿足要求。

圖4 I 36a橫向分配梁計(jì)算

圖5 橫向最外側(cè)I 36a縱向分配梁受力計(jì)算

3 支架施工

3.1 支架施工

在墩身施工時(shí)即按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行支架預(yù)埋。施工原則:

(1)用于支架的工字鋼須全部檢查，變形者須更換;

(2)在支架焊接過程中對焊接質(zhì)量須進(jìn)行嚴(yán)格檢查;

(3)在支架上的工字鋼側(cè)面作標(biāo)記，作為墩頂段施工觀測點(diǎn)，觀測墩頂變形;

(4)在澆筑混凝土前，須在箱梁底板，翼板上預(yù)留吊孔，供拆架使用;

(5)主橋進(jìn)入掛籃施工階段方可拆除支架，斜撐預(yù)埋鋼板處采用22鋼筋網(wǎng)片及與橋墩相同強(qiáng)度等級的混凝土(同時(shí)添加聚丙烯腈纖維)補(bǔ)填空洞，力求墩身表面光澤一致。

(6)支架平臺(tái)四周應(yīng)按相關(guān)規(guī)定設(shè)置作業(yè)平臺(tái)和防護(hù)圍欄，作業(yè)平臺(tái)下應(yīng)設(shè)安全網(wǎng)，并在項(xiàng)目處懸掛安全標(biāo)志，人員上下應(yīng)設(shè)安全扶梯【4】。

3.2 支架預(yù)壓

為消除支架的非彈性變形，確定支架彈性變形值、檢查支架承載能力的需要，對支架進(jìn)行預(yù)壓。

支架預(yù)壓采用砂袋堆積預(yù)壓。預(yù)壓時(shí)，支架及底模安裝完畢，同時(shí)考慮預(yù)壓時(shí)臨邊作業(yè)安全防護(hù)，對外模(定型鋼模)安裝并加固【5】，預(yù)壓重量Q=1.2×(內(nèi)箱支架重量+人員、機(jī)具重量+鋼筋混凝土重量)。

為了保證預(yù)壓工況接近于施工實(shí)際工況，對預(yù)壓進(jìn)行分區(qū)控制(見圖6)，同時(shí)在預(yù)壓加載過程中采用分級對稱加載預(yù)壓，按20%，50%，100%，120%四級進(jìn)行加載。預(yù)壓時(shí)間為24h以上，且待支架趨于穩(wěn)定后方可卸載。卸載時(shí)一次對稱卸載完畢。

卸載前必須對各部件進(jìn)行檢查，檢查內(nèi)容包含焊接質(zhì)量(焊縫)、螺栓連接等。同時(shí)采用精密水準(zhǔn)儀對預(yù)壓過程進(jìn)行測定，加載前在現(xiàn)澆段底板兩端點(diǎn)、中點(diǎn)共布設(shè)三個(gè)觀測點(diǎn)(見圖6)，預(yù)壓前對底模頂面高程(h1)進(jìn)行一次測定，預(yù)壓荷載滿荷時(shí)，再一次測定底模頂面高程(h2)，全部卸除預(yù)壓荷載后再次測定底模頂面高程(h3)。最后按照預(yù)壓結(jié)果對底模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

非彈性變形值(w)的確定按下式計(jì)算:w=h1－h(huán)3

彈性變形值(f)的確定按下式進(jìn)行計(jì)算:f=h1－h(huán)2－w

圖6 預(yù)壓荷載分布、預(yù)壓測點(diǎn)布置簡圖

3.3 預(yù)壓成果分析

對分級加載預(yù)壓過程數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析，同時(shí)計(jì)算出支架的非彈性變形及彈性變形，為正確設(shè)置0#塊施工的預(yù)拱度提供依據(jù)。預(yù)壓成果數(shù)據(jù)分析見表2。

表2 預(yù)壓成果數(shù)據(jù)分析表

根據(jù)以上成果分析，本橋0#段施工預(yù)拱度為:小里程15mm，大里程17mm。

4 結(jié)束語

0#塊施工是大跨徑橋梁施工的關(guān)鍵工序。尤其是高墩連續(xù)剛構(gòu)，0#塊施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性。對此類支架的設(shè)計(jì)中須注意對各結(jié)構(gòu)部件的受力情況進(jìn)行仔細(xì)的分析，施工中要對支架進(jìn)行監(jiān)控，保證施工支架的安全。等效預(yù)壓過程中加強(qiáng)測量，準(zhǔn)確測得支架的非彈性變形和彈性變形，用于指導(dǎo)0#塊施工時(shí)預(yù)拱度的正確設(shè)置。從后期施工觀察，本工程0#塊大體積、長懸臂未見裂紋，且全橋線性控制較好，從而證明本橋0#塊勁性膺架平臺(tái)方案設(shè)計(jì)安全合理，滿足施工需求，可以使用，進(jìn)而解決了高墩0#塊施工難題。

[1]JGJ130－2001建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S］

[2]GB50009－2001建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S］

[3]孫訓(xùn)芳，方孝淑，關(guān)來泰.材料力學(xué)[M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2003

[4]高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S］

[5]TB10401－2003鐵路工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S］