王建斌

（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇蘇州 215153）

1 工程概況

十堰至天水高速公路42標(biāo)段位于陜西略陽縣白水江鎮(zhèn)境內(nèi)，線路沿著八渡河、白石溝、嘉陵江及洛河河谷走向，在沿洛河河谷走向時，在河谷內(nèi)設(shè)計了青巖灣大橋。該橋上部結(jié)構(gòu)為48×20 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。下部結(jié)構(gòu)為直徑2.2 m獨(dú)柱式墩，高度為15～22 m，預(yù)應(yīng)力蓋梁，重力式橋臺。獨(dú)柱蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸見圖1。

圖1 獨(dú)柱蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸圖（單位：cm）

2 托架方案

2.1 托架形式

根據(jù)獨(dú)柱蓋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在遵循對稱澆注蓋梁混凝土的前提條件下，施工中托架不能出現(xiàn)傾覆。因此，現(xiàn)澆蓋梁的托架選擇上下雙抱箍加倒立三角形結(jié)構(gòu)形式。整個蓋梁自重及施工荷載主要通過工字鋼和雙包箍傳遞到鋼筋混凝土圓柱形墩身。為提高上下抱箍與墩柱之間的摩擦力，且防止損傷墩柱混凝土表面，在墩柱與抱箍之間設(shè)置橡膠墊。

2.2 托架結(jié)構(gòu)

在上抱箍設(shè)置2根I45b工字鋼作為水平承重大梁構(gòu)件，每根I45b工字鋼設(shè)置I18工字鋼斜撐。在每側(cè)的I18工字鋼斜撐之間設(shè)置由兩根I14工字鋼組成剪刀撐。

考慮到山區(qū)高速公路平曲線多，平面半徑小，縱坡大，橫坡陡等特點(diǎn)，獨(dú)柱蓋梁橫坡在同一座橋內(nèi)也不同，即蓋梁橫坡多樣化。如何使倒立三角支架能適用不同的橫坡蓋梁，同時受力結(jié)構(gòu)還不受影響，施工操作還方便，斜撐桿I18工字鋼上端與水平I45b工字鋼采用高強(qiáng)度銷子連接，下端的斜撐改為帶絲桿鋼管，通過絲桿調(diào)整橫坡。蓋梁托架結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 蓋梁托架結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

2.3 托架及抱箍受力檢算

2.3.1 托架計算

取混凝土密度為26 kN/m3,按下圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力建模，根據(jù)蓋梁幾何尺寸，托架受力見圖3～圖5，計算如下：q1=0.9×2.4×26/2=28 kN/m，q2=1.8×2.4×26/2=56 kN/m。

圖3 模板支架受力圖

圖4 托架彎矩圖

圖5 托架軸力圖

驗(yàn)算彎矩結(jié)果如下：

對于I45b橫梁：抗彎模量W1=1 433 cm3，面積A1=102 cm2，最大彎矩為 M1=17 421.227 N·m，最大軸力為F1=155 kN；端頭最大撓度為5.6mm。

σ1=M1/W1=117 421.227/1 433=82 MPa，

σ1′=F1/A1=155 000/102=15 MPa。

σ1總=σ1+σ1'=82+15=97 MPa＜[σ]=205 MPa，故橫梁滿足受力要求。

對于斜撐I18：抗彎模量W2=185 cm3，面積A2=30.7 cm2。

最大彎矩為M2=1 663.770 N·m，最大軸力為F2=232 kN，支點(diǎn)處最大撓度為2.6 mm。

σ2=M2/W2=1 663.770/185=9 MPa，

σ2'=F2/A2=232 000/30.7=76 MPa。

σ2總=σ2+σ2'=9+76=85MPa＜[σ]=205MPa，故斜撐滿足受力要求。

斜撐工字鋼用剪刀撐連接為了避免斜撐失穩(wěn)，在此不在贅述。

2.3.2 抱箍計算

柱身混凝土與抱箍之間設(shè)一層橡膠，橡膠與抱箍之間的摩擦系數(shù)取μ=0.4，抱箍產(chǎn)生的豎向摩擦力必須大于蓋梁傳下來的荷載Pb。Pb=44 m3×26/2+1 332×10/1 000=585 kN(混凝土重+支架重量)。

（1）高強(qiáng)螺栓驗(yàn)算

根據(jù)高強(qiáng)螺栓總拉力F≥1.3 Pb/μ=760 kN/0.4=1900kN。M24的高強(qiáng)螺栓的容許拉力為225kN。則每個抱箍上的高強(qiáng)螺栓拉力P=1 900 kN/20=95 kN≤225 kN，故高強(qiáng)螺栓滿足強(qiáng)度要求。

（2）抱箍應(yīng)力計算

抱箍壁為受拉產(chǎn)生拉應(yīng)力：

P1=10N1=10×95=950 kN

抱箍壁采用面板δ12 mm的鋼板，抱箍高度為0.6 m，則抱箍壁的縱向截面積：

S1=0.012×0.6=0.007 2 m2

σ=P1/S1=950/0.007 2=132 MPa＜[σ]=140 MPa，滿足受力要求。

抱箍剪應(yīng)力不在此贅述，為了確保安全，最后選用了面板δ12 mm的鋼板，抱箍高度0.65 m，共采用了24個高強(qiáng)螺栓連接。

3 施工方法

3.1 主要施工工藝流程

主要施工工藝流程見圖6。

3.2 施工方法

3.2.1托架預(yù)壓

為支立模板提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)及確保支架結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，底板施工后先對托架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓采用砂袋等載預(yù)壓。

預(yù)壓砂袋均勻布置在底板上，加載順序同澆筑混凝土順序。

預(yù)壓前在底板上橫向設(shè)置2排點(diǎn)，每排4個，作為變形觀測的基準(zhǔn)。具體觀測的方法為：每隔4 h觀測一次各觀測點(diǎn)的標(biāo)高，所測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定后表示托架沉降穩(wěn)定，再開始卸載，卸載與加載的順序相反，分級卸載，分次觀測，最后計算出支架的彈性變形量和非彈性變形，作為安裝底板標(biāo)高的預(yù)留量。

3.2.2 鋼筋加工

圖6 施工工藝流程圖

由于受山區(qū)場地限制，蓋梁鋼筋骨架加工在加工場內(nèi)根據(jù)骨架大樣加工好，然后在橋跨下拼裝成型，采用吊車整體吊裝法安裝，然后在底板上對骨架進(jìn)行定位。定位合格后，再進(jìn)行波紋管、錨具的安裝與定位，若鋼筋位置與預(yù)應(yīng)力孔道及錨具干擾時，可適當(dāng)移動鋼筋位置。整體吊裝為了確保蓋梁整體骨架的剛度，必要時架設(shè)鋼管或架設(shè)焊接骨架。鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道施工時必須注意錨下鋼筋網(wǎng)片、螺旋筋及擋塊鋼筋。

3.2.3 側(cè)模安裝

鋼模板采用吊車配合人工分塊安裝，側(cè)模板安裝結(jié)束后安裝拉模筋，以及設(shè)置纜風(fēng)繩，檢查模板中線，必要時通過側(cè)向纜風(fēng)繩調(diào)整好模板位置。

3.2.4 檢查驗(yàn)收

模板安裝結(jié)束后，對鋼筋保護(hù)層厚度、預(yù)應(yīng)力管道、蓋梁的平面位置、標(biāo)高及幾何尺寸等進(jìn)行全面檢查，檢查托架螺栓的連接等，所有檢查合格后，方可進(jìn)行澆筑混凝土。

3.2.5 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

蓋梁混凝土（約45 m3）采用汽車泵泵送施工，考慮蓋梁懸臂結(jié)構(gòu)，應(yīng)對稱分層澆筑，分層厚度不得大于30 cm，使用插入式振搗棒進(jìn)行振搗，振搗時必須注意振搗錨具周圍的混凝土和注意波紋管，確保錨具周圍混凝土密實(shí)和防止波紋管變形或破裂漏漿。

在蓋梁澆筑完成后及時收面，最后采用土工布包裹。為保持蓋梁濕潤，在蓋梁最高處堆放留有小孔的水桶。

3.2.6 預(yù)應(yīng)力施工

對蓋梁施加預(yù)應(yīng)力前，應(yīng)對蓋梁進(jìn)行檢查，外觀尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，張拉時，蓋梁混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計和規(guī)范要求，采取分批、分階段、對稱張拉，在張拉控制應(yīng)力穩(wěn)定后方可錨固，張拉完畢后及時壓漿，然后進(jìn)行拆除承重支架和模板。

3.2.7 拆除托架

當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5 MPa時，先拆除側(cè)模和端頭模板，即拆除非承重模板，然后準(zhǔn)備好張拉工作，張拉壓漿完畢后，方可拆除支架及抱箍。

4 施工體會

傳統(tǒng)支架法施工對于立柱高度較高或立柱位于河道內(nèi)施工，不僅施工困難，施工進(jìn)度也無法保證，特別是山區(qū)雨季洪水季節(jié)，施工安全根本無法保證。

采用雙抱箍三角形托架法施工，對于高墩獨(dú)柱蓋梁不僅施工方便，受力合理，在山區(qū)河道內(nèi)施工不受河水漲低影響，安全能得到一定的保證，值得在今后類似工程中推廣應(yīng)用。

[1]路橋集團(tuán)第一公路工程局.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]劉吉士.橋梁施工百問[M].北京:人民交通出版社,2003.

[3]周水興.路橋施工手冊[M].北京:人民交通出版社,2001.