張琦　謝德寬

摘 要：為克服大跨徑懸臂梁施工時(shí)可能出現(xiàn)的不平衡荷載，通常需要在墩頂0#塊增加臨時(shí)錨固結(jié)構(gòu)，確保梁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、安全。本文以陸水河特大橋中大跨徑懸臂澆筑連續(xù)箱梁主橋（88+160+88）m為例，通過臨時(shí)錨固的比選，確定了采用精軋螺紋鋼筋錨固工藝，其工藝重點(diǎn)從設(shè)計(jì)、施工等方面進(jìn)行了闡述，為后續(xù)類似工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：大跨徑；連續(xù)梁；墩頂臨時(shí)錨固；設(shè)計(jì)與施工

中圖分類號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）02-0068-03

1 工程概況

陸水河特大橋位于咸寧市嘉魚縣以及赤壁市，全橋橋長(zhǎng)1728米，其中主橋采用（88+160+88）m變截面連續(xù)箱梁橋；主橋箱梁斷面采用單箱單室，根部梁高10.5m，跨中梁高4m，頂板厚28cm，底板厚從跨中至根部由32cm變化為120cm，腹板從跨中至根部三段采用45cm、70cm、90cm三種厚度，箱梁高度和底板厚度按2次拋物線變化。箱梁頂板橫向?qū)?6.75m，箱梁底寬8.0m，翼緣懸壁長(zhǎng)4.375m。

箱梁0號(hào)節(jié)段長(zhǎng)10m，每個(gè)懸澆“T”縱向?qū)ΨQ劃分為22個(gè)節(jié)段，梁段數(shù)及梁段長(zhǎng)從根部至跨中分別為4×2.5m、8×3.0m、10×4.0m，節(jié)段懸壁總長(zhǎng)74m。懸澆節(jié)段最大重量為2089.3KN（5#塊），邊、中跨合攏段長(zhǎng)均為2m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)7m。

2 臨時(shí)錨固方式比選

連續(xù)箱梁塊體采用掛籃懸澆施工過程中，因墩兩側(cè)的施工不能完全同步，在墩頂位置產(chǎn)生不平衡力矩會(huì)對(duì)箱梁的穩(wěn)定形成威脅，因此，在開始掛籃懸澆施工前對(duì)連續(xù)梁中墩設(shè)臨時(shí)錨固[1]。墩臨時(shí)錨固措施應(yīng)能滿足承受中支點(diǎn)處最大不平衡彎距直接影響上部結(jié)構(gòu)施工安全。且臨時(shí)錨固選用是否合理，還影響造價(jià)和工期。臨時(shí)錨固的方式主要受橋梁的主跨跨徑、主墩高度及其施工場(chǎng)地條件等的影響，大致可分為以下3類：

（1）承臺(tái)支墩方案。在承臺(tái)上設(shè)置臨時(shí)支墩，在墩頂設(shè)置臨時(shí)支座，通過臨時(shí)支墩的預(yù)應(yīng)力筋形成承臺(tái)與梁底之間的固結(jié)。臨時(shí)支墩通常采用鋼管混凝土柱或鋼筋混凝土柱，墩頂臨時(shí)支座通常采用鋼板和硫磺砂漿混凝土組合而成。

（2）墩梁直接錨固方案。通過在墩頂和主梁0號(hào)塊之間設(shè)置臨時(shí)支座和臨時(shí)錨固結(jié)構(gòu)，其臨時(shí)支座通常采用硫磺砂漿混凝土或鋼砂箱來制成，而臨時(shí)固結(jié)則采用預(yù)應(yīng)力束進(jìn)行錨固。

（3）支架方案。此方案僅僅適合于陸地，或者橋墩不高、水不太深且易于搭設(shè)臨時(shí)支架的情況。

（4）懸空支架方案。當(dāng)橋高、水深時(shí)，采用布置在墩身上部的三角形支架作為梁段的臨時(shí)支撐，采用沙筒或硫磺沙漿塊作為施工中的臨時(shí)支座[2-5]。

3 本橋臨時(shí)錨固設(shè)計(jì)

陸水河大橋主橋采用（88+160+88）m三跨連續(xù)梁體系，兩個(gè)主墩均設(shè)活動(dòng)支座。為保證箱梁在懸臂澆筑施工時(shí)的不平衡力矩下的施工安全，必須設(shè)置臨時(shí)錨固體系，綜合考慮橋梁的水文、地質(zhì)情況、基礎(chǔ)墩臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸以及總體技術(shù)方案等因素，本工程擬采用臨時(shí)支座結(jié)合臨時(shí)支墩的方案：承臺(tái)處設(shè)鋼管灌混凝土柱作為臨時(shí)支墩，墩頂設(shè)置混凝土塊作臨時(shí)支座。即在墩頂與箱梁混凝土間澆筑混凝土塊做為臨時(shí)支座，另外在墩身兩側(cè)（承臺(tái)頂）分別設(shè)兩根鋼管，鋼管尺寸φ1000×12mm，填芯混凝土為C40，每肢管內(nèi)布置1束15根鋼絞線，立柱橫向用鋼管平聯(lián)連接。其中該臨時(shí)支墩的φ1000×12mm鋼管利用原箱梁0#、1#塊施工支架。墩頂臨時(shí)錨固共由4個(gè)臨時(shí)支座、4個(gè)臨時(shí)支墩組成，如圖2：

3.1 臨時(shí)支座

一個(gè)墩頂臨時(shí)錨固有4個(gè)臨時(shí)支座，每個(gè)臨時(shí)支座平面尺寸200*80cm、高約76cm，沿主墩頂面外邊緣對(duì)稱平行布置，橫橋向凈間距278cm，順橋向凈間距290cm?；炷翉?qiáng)度為C50。每個(gè)臨時(shí)支座內(nèi)沿橫橋向“一”字形排布9根Φ32精軋螺紋，即墩頂共36根Φ32精軋螺紋。精軋螺紋下端錨固在墩身內(nèi)200cm、上端錨固在箱梁頂面，每根精軋螺紋張拉力為40t。

3.2 臨時(shí)支墩

一個(gè)墩頂臨時(shí)錨固有4個(gè)臨時(shí)支墩，每個(gè)臨時(shí)支墩由1根立柱鋼管（Φ1000*12mm，內(nèi)部澆筑C40砼）配1束鋼絞線（15根Φ15.3鋼絞線）組成，每束鋼絞線張拉力為300t，鋼絞線下端埋入承臺(tái)100cm，往上經(jīng)過立柱鋼管、箱梁腹板后，上端錨固在箱梁頂面。立柱橫向用鋼管平聯(lián)與主墩連接，施工主墩時(shí)預(yù)埋平聯(lián)預(yù)埋件并做好防腐措施。

4 臨時(shí)錨固結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

4.1 有限元模擬

按照實(shí)際設(shè)計(jì)臨時(shí)估計(jì)方式，建立橋墩、鋼管樁，臨時(shí)支座等結(jié)構(gòu)，懸臂澆注過程中，鋼管樁與主梁采用剛性連接、臨時(shí)支座與主梁采用剛性連接，有限元模型見圖3所示。

（1）主梁C50容重按設(shè)計(jì)施工圖紙說明取27.3kN/m3。主墩C40容重取26kN/m3。

（2）一側(cè)重量超方3%在程序里將跨中側(cè)容重增大3%考慮。

4.2 計(jì)算荷載

臨時(shí)錨固計(jì)算荷載按考慮施工設(shè)計(jì)說明里列舉的以下不平衡荷載：

（1）考慮一側(cè)混凝土超方重量+3%（含不對(duì)稱施工臨時(shí)荷載）不平衡荷載（荷載F1），在程序模型里用材料容重考慮。

（2）半個(gè)主梁節(jié)段不平衡荷載（荷載F2），最大懸臂階段，兩端22號(hào)節(jié)段差半個(gè)節(jié)段重量。最大懸臂階段時(shí)，半個(gè)22號(hào)節(jié)段重量為。

（3）一側(cè)掛籃掉落不平衡荷載（荷載F3），掛籃自重104t。

（4）掛籃前移一個(gè)節(jié)段不平衡荷載（荷載F4）。

（5）10年一遇風(fēng)速下不平衡升舉力荷載（荷載F5）

基本風(fēng)速，1/100頻率。

橋面基準(zhǔn)高度20m，A類地表。

則設(shè)計(jì)基準(zhǔn)風(fēng)速。

施工階段設(shè)計(jì)風(fēng)速取10年重現(xiàn)期，則

施工階段靜陣風(fēng)風(fēng)速：，

豎向風(fēng)荷載：

。

4.3 荷載組合

荷載組合1：荷載F1+荷載F2

荷載組合2：荷載F1 +荷載F3

荷載組合3：荷載F1 +荷載F4

荷載組合4：荷載F1 +荷載F5

荷載組合5：荷載F1+荷載F2+荷載F5

荷載組合6：荷載F1+荷載F3+荷載F5

荷載組合7：荷載F1+荷載F4+荷載F5

4.4 計(jì)算結(jié)果

計(jì)算時(shí)考慮臨時(shí)支座與鋼管支墩臨時(shí)共同受力，不考慮永久支座受力。

4.4.1 反力計(jì)算結(jié)果

4.4.2 鋼管混凝土臨時(shí)柱承載力計(jì)算

4.4.2.1 鋼管混凝土柱計(jì)算

按《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS 28-2012進(jìn)行計(jì)算。

設(shè)計(jì)采用φ1000*12+C40鋼管混凝土，單根立柱的承載力按《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》計(jì)算。

鋼管內(nèi)半徑： ，鋼管面積：，混凝土面積：

Q235抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：，C40抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：。

鋼管混凝土的套箍指標(biāo)。

鋼管混凝土柱軸心受壓短柱的承載設(shè)計(jì)值為：。

柱高l=20m，一端固結(jié)，一端鉸結(jié)，則柱的計(jì)算長(zhǎng)度。

考慮長(zhǎng)細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)，

當(dāng)，

則。

鋼管混凝土柱軸心受壓承載力設(shè)計(jì)值為：。

故混凝土柱的最大反力

安全系數(shù)。

4.4.2.2 臨時(shí)支座受力計(jì)算

每個(gè)臨時(shí)支座平面尺寸200*80cm、高約76cm，沿主墩頂面外邊緣對(duì)稱平行布置，橫橋向凈間距278cm，順橋向凈間距290cm。混凝土強(qiáng)度為C50。每個(gè)臨時(shí)支座內(nèi)沿橫橋向“一”字形排布9根Φ32精軋螺紋，即墩頂共36根Φ32精軋螺紋。

單個(gè)臨時(shí)支座最大壓應(yīng)力為：σ = N / A =23991×103 /（800×2000） = 14.99Mpa<23.1Mpa，故臨時(shí)支座受力安全。

4.5 結(jié)論

施工過程不利荷載組合下，臨時(shí)支座和鋼管臨時(shí)柱不會(huì)出現(xiàn)拉力，始終受壓。

施工過程不利荷載組合下，鋼管臨時(shí)柱最小安全系數(shù)1.68>1.3，承載力滿足要求。

施工過程不利荷載組合下，單個(gè)臨時(shí)支座最大壓應(yīng)力為14.99Mpa<22.4 Mpa，故臨時(shí)支座受力安全。

5 臨時(shí)錨固施工

5.1 臨時(shí)支座施工

臨時(shí)支座采用混凝土塊在墩頂分段設(shè)置。一個(gè)主墩兩側(cè)設(shè)置四個(gè)臨時(shí)固結(jié)支座，單個(gè)臨時(shí)固結(jié)支座尺寸為0.8m×2m。在墩頂施工期間，預(yù)埋精軋螺紋鋼筋。施工時(shí)，首先在墩頂臨時(shí)支座寬度方向的兩側(cè)用槽鋼匚10（豎向放置）作為模板（槽鋼在體系轉(zhuǎn)換時(shí)拆除），中間填滿10cm干砂并壓實(shí)，上表面鋪塑料薄膜，作為臨時(shí)支座的底。砂墊層和塑料薄膜作為墩身、臨時(shí)支座、箱梁之間的分層體系；然后根據(jù)設(shè)計(jì)高度安裝臨時(shí)支座的側(cè)模板，在長(zhǎng)度方向上用5-10cm泡沫板隔開，使每側(cè)臨時(shí)支座分成2個(gè)小塊，同時(shí)在靠墩身外側(cè)方向的每個(gè)支座小塊預(yù)埋U型鋼筋。澆注C50混凝土，臨時(shí)支座混凝土頂面四周澆注10cm*10cm的混凝土條，待凝固后填入干砂并壓實(shí)，表面鋪竹膠板，其頂面標(biāo)高即是箱梁底標(biāo)高（標(biāo)高要考慮砂墊層的壓縮量）；施工時(shí)一定要注意填入干砂并壓實(shí)，澆注混凝土?xí)r注意不要破壞泡沫板。在0#塊施工期間，用波紋管套住精軋螺紋鋼筋，以免精軋螺紋鋼筋與0#塊箱梁砼粘接。0#塊施工完畢，及時(shí)張拉精軋螺紋。待邊跨合攏段施工完畢，及時(shí)拆除該臨時(shí)支座。

5.2 臨時(shí)支墩施工

臨時(shí)支墩由墩身兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置的4根鋼管混凝土柱組成，鋼管橫橋向中心距660cm，管中心距主墩邊375cm。鋼管尺寸φ1000×12mm，填芯混凝土為C40，每肢管內(nèi)布置1束15根Φ15.3鋼絞線，鋼管與主墩用鋼管平聯(lián)連接，主墩壁設(shè)置預(yù)埋件。在施工承臺(tái)時(shí)，在承臺(tái)上相應(yīng)位置預(yù)埋了地腳螺栓和鋼絞線，并做了防腐措施。之后，在安裝立柱鋼管時(shí)，將鋼絞線穿過立柱鋼管Φ1000*12mm，在腹板區(qū)段用波紋管包裹，待1#塊施工完畢及時(shí)張拉該鋼絞線。

6 結(jié)語

本文對(duì)陸水河特大橋主橋連續(xù)箱梁臨時(shí)支墩、支座從方案選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、施工進(jìn)行了闡述，通過采用臨時(shí)支座結(jié)合臨時(shí)支墩的方案保證了箱梁在懸臂澆筑施工時(shí)的不平衡力矩下的施工安全，此外，該臨時(shí)支墩鋼管通過利用原箱梁0#、1#塊施工支架，節(jié)約了施工成本，可為后續(xù)類似工程提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃法沛，李曉玲.臨時(shí)錨固新構(gòu)思[J]公路，2004（4）：88.

[2]陳偉，李明.橋梁施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2002.

[3]盧勇.東江四橋主橋連續(xù)梁臨時(shí)支墩、支座的設(shè)計(jì)與施工[M].鐵道建筑技術(shù)，2004（4）：28.

[4]雷俊卿.橋梁懸臂施工與設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，2000.

[5]楊紀(jì)，張琪.連續(xù)梁臨時(shí)方案錨固比選[J].中國(guó)水運(yùn)，2013（2）：241-243.