穆川川

（和榆高速公路建設(shè)管理處，山西 左權(quán) 032600）

0 引言

共和斜拉橋是一種新型的、現(xiàn)代化的美麗的大都市的橋梁。作為沈陽(yáng)市自西向東快速干線，它位于骨干鐵路網(wǎng)絡(luò)和北貨場(chǎng)之間。這是236 m的雙層單塔單平面預(yù)應(yīng)力混凝土橋。隨著塔墩主梁的完美組合，該橋呈現(xiàn)出了一個(gè)美麗的豎琴形，所以巨大而又簡(jiǎn)單的橋成為沈陽(yáng)市的標(biāo)志性建筑。在國(guó)內(nèi)滑行式腳手架電氣設(shè)備第一次被用于構(gòu)建主梁類(lèi)似的橋梁。

圖1 共和斜拉橋的側(cè)視圖 (單位:m)

圖1是為長(zhǎng)236 m橋的正視圖，它的西跨度為114 m，東跨度為120 m。圖2示出了主梁的橫截面圖（只顯示半部分）。主梁的寬度是32 m，該橋設(shè)計(jì)為六車(chē)道、2人行道和2條非機(jī)動(dòng)車(chē)行道。該塔位于69.2 m高的主梁上，它的高度為82.3 m。橋梁和塔牢固地安裝在平臺(tái)。該塔是由實(shí)心的矩形部分和I形的橫截面組成。

橋的每一側(cè)上有16對(duì)拉索，分布在一個(gè)平面上。拉索固定在距離3.92 m塔和間隔6.66 m主梁上。斜率不同的拉索從30.45°～31.19°。該橋主墩采用薄壁箱形板。

圖2 主梁的橫斷面圖 （單位：cm）

1 施工方法

選擇施工方法時(shí)，最初提出的是主梁懸臂現(xiàn)澆。在那時(shí)這是一個(gè)傳統(tǒng)而又正確的選擇。后來(lái)，由于一些原因和橋所處的環(huán)境發(fā)生改變，該橋梁建設(shè)項(xiàng)目推遲了。存在的主要問(wèn)題之一是正在施工的哈爾濱至大連電氣化鐵路線要通過(guò)該橋的位置。需要指出的是，沿著這個(gè)鐵路有一個(gè)高電壓電源達(dá)27 500 V電位線要通過(guò)該橋下。這個(gè)高電壓電源線對(duì)于建筑工人們及操作室都是非常危險(xiǎn)的。因此，放棄了原建筑方案。根據(jù)鐵路的實(shí)際分布，我們最后選擇了另一種方法，使用滑動(dòng)或移動(dòng)模架。事實(shí)上，這種施工方法也多次用在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的橋梁中，如連續(xù)橋梁。但是，這是第一次被用在斜拉橋中。同時(shí)也是第一次在大跨度斜拉橋中用可移動(dòng)的腳手架設(shè)備的方法代替原來(lái)的懸臂施工方法。由于之前沒(méi)有類(lèi)似成熟的經(jīng)驗(yàn)可供參考，在施工監(jiān)控過(guò)程中存在著很多的困難。然而通過(guò)實(shí)踐證明[1]，只需要8 d就可完成一組標(biāo)準(zhǔn)的混凝土試塊組件。對(duì)于這樣一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明了滑動(dòng)模架的施工效果。共和橋中應(yīng)用的新方法為斜拉橋的建設(shè)提供了新型的有價(jià)值的施工工藝。

2 移動(dòng)式腳手架施工設(shè)備

使用移動(dòng)模架作為建設(shè)平臺(tái)，該平臺(tái)是移動(dòng)向前澆筑主梁混凝土。作為一個(gè)施工平臺(tái)，腳手架在水平方向上由許多小的主梁組成。這些主梁通過(guò)橫縱向連接在水平方向上一個(gè)集成穩(wěn)定的平臺(tái)。小梁的數(shù)量由垂直的高度和水平距離確定。鋼管柱是由背梁和第四主梁，以及縱向方向上的主梁支撐[2]。

在施工的過(guò)程中，由于主梁的支撐平臺(tái)聚集，移動(dòng)模架承載著混凝土自重和施工荷載。主梁一節(jié)一節(jié)地在腳手架平臺(tái)上澆筑。通常澆筑一個(gè)循環(huán)分為3部分。待這一個(gè)循環(huán)完成后，腳手架設(shè)備可向前方移動(dòng)。使用這種方法有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：第一，在水平方向有多個(gè)支撐點(diǎn)，很容易達(dá)到要求的橫向剛度。因此，限制可移動(dòng)腳手架的高度可以用來(lái)滿足強(qiáng)度要求。在共和橋的施工中，腳手架的高度是1.5 m。相反地，如果采用這樣的結(jié)構(gòu)，共和斜拉橋采用單纜索懸臂法，為了滿足強(qiáng)度要求，而需要懸臂梁的高度很高。在主梁的施工中，放棄懸臂梁的關(guān)鍵原因是橋下的高電壓，懸臂梁的高度不可能達(dá)到那么高。二是節(jié)省時(shí)間。在混凝土的凝固過(guò)程中，工人可以準(zhǔn)備下一個(gè)腳手架。這意味著工人可以在一個(gè)時(shí)間段做很多工作，以節(jié)省時(shí)間和加快建設(shè)。這種優(yōu)勢(shì)一直充分證明于共和橋建設(shè)中。如果懸臂梁在使用時(shí)，將需要12～13 d才能完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)混凝土構(gòu)件的凝結(jié)，然而使用移動(dòng)模架法時(shí)，它僅僅需要8 d。

3 模擬施工監(jiān)控

3.1 結(jié)構(gòu)建模

在模擬施工過(guò)程時(shí)，通常用2D平面模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。在該模型中，用一個(gè)只受拉力的單元模擬拉索。而梁?jiǎn)卧梢猿惺茌S向力、剪切力和彎曲力，可以用來(lái)模擬主梁、塔、墩和墩臺(tái)。

3.2 計(jì)算張拉力

為了確保拉索的張力施工后在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，需要模擬成橋的優(yōu)化張力[2]。在施工期間，每段都需要確定腳手架的提高高度及在混凝土澆筑之前和之后的張拉力。支撐和單懸吊系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了計(jì)算。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算，可以知道新澆筑段是如何影響之前的澆筑段，并且可以很容易地獲得新澆筑段引起之前澆筑段的張拉力[3]。然后，計(jì)算出的力被施加整體模型，以避免出現(xiàn)不支撐段。在模型中不支撐段，由于以上原因在建模計(jì)算中大大簡(jiǎn)化，因?yàn)榻⒛Ｐ褪欠浅：臅r(shí)的。

4 施工工序

主梁分成32片。-1號(hào)至-15號(hào)屬于西部主梁，1號(hào)至16號(hào)屬于東部主梁，0號(hào)連接?xùn)|西部主梁。0號(hào)段被分成3個(gè)部分，分兩次澆筑。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試件的澆筑不能松懈。主梁的施工過(guò)程分為9個(gè)步驟，具體如下。

4.1 0號(hào)段的施工

a)安裝固定好臨時(shí)墩和滑模，固定好插孔，調(diào)整模具平臺(tái)。

b)一旦固定模板和鋼筋的位置，0號(hào)段分3部分澆筑混凝土。

c)第一條索拉緊對(duì)稱(chēng)布置。

d)滑模降低，底部腳手架拆除。

4.2 1號(hào)段的施工

a)底部腳手架被起重機(jī)拉到指定的位置。

b)后錨固的分布梁通過(guò)腳手架固定。然后，變形精軋鋼筋拉緊懸掛在腳手架0號(hào)段的頂部，如圖3。

圖3 1號(hào)段的施工過(guò)程

c)用螺栓固定腳手架，對(duì)稱(chēng)澆筑1號(hào)和-1號(hào)段梁。

d)對(duì)稱(chēng)拉緊2號(hào)拉索。延長(zhǎng)貝雷結(jié)構(gòu)中的桁梁和前梁，懸掛分布梁。

e)后鼻梁結(jié)束后，貝雷結(jié)構(gòu)后面的桁梁可以卸下。

f)一旦移動(dòng)模架設(shè)備放到位，底部的腳手架被拉到其指定位置。

4.3 2號(hào)段的施工

a)后錨固的分布梁固定在腳手架上，在1號(hào)段的頂部懸掛精軋螺紋鋼的張拉掛腳手架。

b)用螺栓固定提升的腳手架。

c)對(duì)稱(chēng)澆筑2號(hào)和-2號(hào)段的混凝土，如圖4。

圖4 2號(hào)段的施工過(guò)程

4.4 3號(hào)段的施工

a)對(duì)稱(chēng)拉緊3號(hào)拉索。

b)釋放2號(hào)段的腳手架設(shè)備，與此同時(shí)，降低前面的腳手架設(shè)備。

c)向前移動(dòng)底部腳手架到3號(hào)位，移動(dòng)設(shè)備固定在2號(hào)的頂部。把移動(dòng)設(shè)備用螺栓固定在那個(gè)高度。

d)對(duì)稱(chēng)澆筑3號(hào)和-3號(hào)段的混凝土，如圖5。

圖5 3號(hào)段的施工過(guò)程

4.5 4號(hào)段的施工

a)4號(hào)拉鎖對(duì)稱(chēng)拉緊。釋放3號(hào)段的腳手架設(shè)備，與此同時(shí)，降低前面的腳手架設(shè)備。

b)向前移動(dòng)底部腳手架到4號(hào)位，移動(dòng)設(shè)備固定在3號(hào)的頂部。把移動(dòng)設(shè)備用螺栓固定在那個(gè)高度。

c)用螺栓固定提升的腳手架。對(duì)稱(chēng)澆筑4號(hào)和-4號(hào)段的混凝土。

d)貝雷結(jié)構(gòu)前移，對(duì)稱(chēng)拉緊5號(hào)拉索。

e)移動(dòng)模架依據(jù)向下還是向前移動(dòng)被分成5組。一旦可動(dòng)腳手架設(shè)備放置到位時(shí)，底部腳手架被拉至其指定的位置，如圖6。

4.6 5號(hào)～14號(hào)段的施工

圖6 4號(hào)段的施工過(guò)程

其他部分可以通過(guò)上述步驟建筑。有上述步驟我們可以看到，一旦3個(gè)墩建好，腳手架即可向前，繼而這一個(gè)循環(huán)完成。當(dāng)2號(hào)墩結(jié)束后，我們可以充分利用凝固期間準(zhǔn)備3號(hào)墩的腳手架設(shè)備，同樣的方法，在3號(hào)墩結(jié)束后可以立即準(zhǔn)備4號(hào)墩，這將大大地節(jié)省時(shí)間，只需要8 d就可以完成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段的施工。

5 結(jié)論

a)在斜拉混凝土橋施工過(guò)程中首次采用移動(dòng)模架。共和大橋的成功建設(shè)為建設(shè)大跨斜拉橋提供了有利的方法和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

b)移動(dòng)式腳手架設(shè)備可用于在大跨度斜拉橋主梁施工中。例如，在縱向空間和橫向之間柱與梁的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況而改變。