吳佳璞

（同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司,上海市 200092）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展，城市道路基礎(chǔ)設(shè)施不斷建設(shè)與完善[1、2]。交叉口能提高交通通行效率而被廣泛使用成了道路系統(tǒng)的重要組成部分，它是道路交通的交通咽喉[3]。由于地勢環(huán)境、設(shè)計指標(biāo)、規(guī)劃要求等原因使得交匯道路高差較大，平面交叉口難以滿足要求，因此往往要采用空中異形交叉平臺。其中交叉口的施工是工程項目的重點關(guān)注方面。施工技術(shù)、流程，以及施工階段結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)的合理與否是影響結(jié)構(gòu)在使用階段安全性、適用性和耐久性的關(guān)鍵。而異形交叉平臺由于構(gòu)造上的復(fù)雜性和幾何不規(guī)則性，其施工工藝和受力均不同于一般交叉平臺。因此，本文以某一空中異形交叉口平臺工程案例為背景，提出一套針對該類異性空中平臺的滿堂支架法施工工藝，并分析了該異形空中交叉平臺在施工階段的受力特點，為同類工程提供參考。

1 工程概況

某空中異形交叉平臺位于某市中心城市次干路，因現(xiàn)狀交通功能、交通服務(wù)均與規(guī)劃定位不匹配，所以需要對該區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施進行完善。該項目南北走向與呈祥路原有道路相連，東西方向與碧水橋銜接。因交叉口設(shè)計標(biāo)高與地坪標(biāo)高相差約7.0 m，經(jīng)可行性研究和方案比選后建議采用高架橋形式進行搭接兩通道的過渡區(qū)域。如圖1、圖2所示。

圖1 工程項目位置圖

圖2 平臺下效果圖

交叉口平臺跨徑布置為16.391 m+17.609 m=34 m，與碧水橋相接寬度為40 m，與呈祥路相接橋?qū)挒?9 m。梁斷面形式為單箱多室箱型斷面，梁高2 m，頂板厚0.25 m，底板厚0.22 m，腹板厚0.4～0.65 m。縱向（碧水橋行車方向）按照鋼筋混凝土構(gòu)件設(shè)計。橫梁按照預(yù)應(yīng)力A類構(gòu)件設(shè)計。結(jié)構(gòu)平面圖如圖3所示，中支點結(jié)構(gòu)斷面如圖4所示。

圖3 異形平臺平面構(gòu)造圖

圖4 中支點結(jié)構(gòu)斷面圖

2 交通組織與豎向設(shè)計

2.1 交叉口設(shè)計原則

（1）交叉口設(shè)計符合規(guī)劃要求；

（2）滿足交通需要，盡量增大交叉口通行能力；

（3）碧水路、晉綏路交叉口與呈祥路、碧水路交叉口間距僅180 m，屬于短距離交叉口，該段道路全線拓寬2條車道，以提高通行能力；

（4）合理配時。

2.2 交叉口交通組織設(shè)計

在碧水路、呈祥路交叉口范圍內(nèi)，碧水路增加1條進口車道及1條出口車道；呈祥路道路等級較低且交通量不大，故不做渠化設(shè)計。同時為方便北側(cè)居民出行及解決污水廠進出問題，在平臺下設(shè)置一進一出兩條輔道。

2.3 交叉口豎向設(shè)計

交叉口豎向設(shè)計的目的是通過調(diào)整交叉口范圍內(nèi)相關(guān)有關(guān)各點的標(biāo)高，合理確定交叉口各方向斜街關(guān)系，以符合行車舒適、排水迅速及建筑美觀等要求。

空中異形交叉口平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且與四個方向相接均為混凝土橋梁結(jié)構(gòu)，所以豎向設(shè)計調(diào)整空間有限。相接橋梁均為雙向2%橫坡，由于地形限制，縱坡也相對較大。故豎向設(shè)計既要滿足橋面標(biāo)高順接，還要考慮結(jié)構(gòu)外形可以匹配過渡。為使平臺結(jié)構(gòu)高差不宜過大，故相接橋梁在臨近交叉口的一聯(lián)范圍內(nèi)，通過箱梁整體旋轉(zhuǎn)將橫坡逐漸減少至1%或更小。這樣的處理在垂直相交的兩個方向縱坡影響下將平臺內(nèi)部高差盡量減小，使得平臺四個圓弧段的兩端可以通過較小的坡度平順連接，進而包括平臺在內(nèi)的五個相交結(jié)構(gòu)立面及粱底外觀上平順、統(tǒng)一。

3 結(jié)構(gòu)模型計算及結(jié)果分析

結(jié)合交叉口平臺的滿堂支架施工方法采用橋梁博士計算軟件對交叉口平臺進行建模計算，考慮恒載效應(yīng)、剛束張拉，以及收縮徐變對結(jié)構(gòu)影響進行分析，共建立了337個節(jié)點，509個單元，模型如圖5所示。

圖5 有限元計算模型

結(jié)構(gòu)的縱向裂縫指標(biāo)、橫梁應(yīng)力指標(biāo)及承載力強度等常規(guī)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，不再贅述。現(xiàn)主要針對施工過程中平臺兩個方向的彎矩耦合及撓度值對施工提出指導(dǎo)。

將施工階段分為三階段：

階段1：滿堂支架現(xiàn)澆；

階段2：張拉預(yù)應(yīng)力；

階段3：成橋及徐變。

對結(jié)構(gòu)內(nèi)力進行計算分析，給出總內(nèi)力較大的單元，如表1、表2所列。

表1 Mx彎矩效應(yīng)一覽表 kN·m

表2 Mx彎矩效應(yīng)一覽表 kN·m

由表1、表2可知在不同的方向上的最大內(nèi)力出現(xiàn)在不同單元上。在進行具體施工時，應(yīng)同時考慮兩方向上的作用，以及其耦合作用。根據(jù)模型計算得出Mx彎矩最大值多數(shù)存在于結(jié)構(gòu)邊緣單元上，My彎矩最大值分布在y方向（主梁縱向方向）的跨中區(qū)域，應(yīng)當(dāng)引起重視。先挑選關(guān)鍵單元對比兩個方向的彎矩值如圖6、圖7所示。

圖6 Mx彎矩效應(yīng)曲線圖

圖7 My彎矩效應(yīng)曲線圖

由圖6、圖7可知：在兩個方向同時作用下My荷載效應(yīng)較大，應(yīng)以My為主要控制因素。局部荷載效應(yīng)過大導(dǎo)致結(jié)構(gòu)產(chǎn)生撓度變形。為研究不同施工階段對結(jié)構(gòu)撓度的影響，本文給出部分撓度較大的節(jié)點進行論證。見圖8所示。

圖8 關(guān)鍵節(jié)點位移變形曲線圖

從圖8可知在荷載作用下，總體的撓度變化小，在允許范圍之內(nèi)。其中，撓度突變的節(jié)點處在截面變化段，受力比較復(fù)雜，進行施工時，應(yīng)著重關(guān)注，對截面突變區(qū)域進行實時監(jiān)測。第一階段引起的撓度較大，考慮到對剛束進行張拉時，應(yīng)當(dāng)兩端同時張力，避免張拉應(yīng)力不平衡而引起局部梁體受損，導(dǎo)致?lián)隙韧蛔儭?/p>

4 平臺施工

4.1 施工方案

在市政工程建設(shè)中，滿堂支架法在現(xiàn)澆混凝土箱梁施工中得到廣泛的運用[4、5]。滿堂支架施工時多點支撐，沉降容易控制，張拉時支架反彈量小，對主梁健康控制有利，線型也同樣容易控制[6]。交叉口平臺高程控制是道路交匯的主要技術(shù)指標(biāo)。與一般交叉口相比，空中交叉口具有施工困難，造價高、工期長等特點，尤其是關(guān)系到結(jié)構(gòu)外形控制及交叉口豎向設(shè)計，故應(yīng)從經(jīng)濟、安全、美觀等多方面考慮。根據(jù)現(xiàn)場實際情況可知該異形平臺具有以下特點：

（1）工程在原有道路基礎(chǔ)上進行高架系統(tǒng)的施工，地基的承載能力滿足使用要求且排水系統(tǒng)完善。

（2）項目施工會影響呈祥路的通行，施工周期不能過長，與其他施工工藝相比，采用滿堂支架法所需的工期更短，對周邊的影響較少。

（3）交叉口平臺箱梁形狀不規(guī)則，不宜采用預(yù)制梁，只能通過現(xiàn)澆的方法進行施工，滿堂支架法能更好地進行施工控制，保證箱梁外形美觀，施工標(biāo)高達到設(shè)計要求；且箱梁頂面需滿足交叉口豎向設(shè)計要求，同時需滿足箱梁等高的控制要求。

（4）滿堂支架法的造價更低，能有效降低工程的資金耗費。

因此，綜合項目實際特點，選擇滿堂支架法進行施工更適宜?，F(xiàn)場施工如圖9所示。

圖9 滿堂支架法施工現(xiàn)場之實景

施工方案如下：在箱梁結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)搭設(shè)密度不一適應(yīng)其荷載的支架，在其頂部安裝模板，并安裝滿足精度的高度調(diào)整裝置，綁扎鋼筋，澆筑混凝土。待混凝土達到設(shè)計強度后，張拉預(yù)應(yīng)力，最后拆除支架完成全部施工，具體施工流程如圖10所示。

圖10 滿堂支架法施工流程圖

4.2 支架、基礎(chǔ)預(yù)壓

支架地基的穩(wěn)定性是保證施工順利進行的前提條件。施工前須對支架及基礎(chǔ)進行預(yù)壓。支架預(yù)壓的目的是為了消除支架的非彈性變形[7-8]。一方面防止對混凝土梁施工時，支架基礎(chǔ)因較大沉降或失穩(wěn)而導(dǎo)致混凝土開裂；另一方面檢驗支架的安全性和收集施工沉降數(shù)據(jù)，以控制梁體澆筑線形。該項目采用預(yù)壓荷載是支架承受的全部荷載的1.1～1.2倍，加載完成后直至日沉降量連續(xù)2日不超過2 mm。同時，施工期間亦必須加強梁體及支架變形的檢測和控制。

4.3 模板安裝

所澆筑的平臺是異性平臺，對模板的要求較高，需要注意一下幾個問題：

（1）在安裝前，應(yīng)嚴(yán)格檢查模板的形狀與尺寸，在保證模板精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上才能進行下一步安裝程序。

（2）結(jié)構(gòu)的標(biāo)高控制尤為重要，主要通過交叉口豎向設(shè)計確定橋面標(biāo)高，再減去鋪裝及結(jié)構(gòu)高度，反推立模的標(biāo)高。在進行立模的同時，應(yīng)該考慮支架及模板的彈性變形。

（3）在地面模板的調(diào)整精度上提出更高的要求，既不能影響澆筑后地面的美觀性，又能滿足豎向設(shè)計要求，從而使得各模板間平面平順過渡。

5 結(jié)語

本文以某空中交叉口平臺案例為背景，提出了適用于該類結(jié)構(gòu)的施工方法，并分析了該類結(jié)構(gòu)施工階段受力特點，結(jié)論如下：

（1）在交叉口豎向設(shè)計時，應(yīng)盡量減小相接結(jié)構(gòu)的縱橫向坡度，使得異形平臺豎向標(biāo)高平穩(wěn)過渡，避免產(chǎn)生因過大的高差而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工時的困難。

（2）通過空間計算，合理化橋墩支點布置，確定主要受力方向，優(yōu)化箱梁結(jié)構(gòu)布置，在減小結(jié)構(gòu)自重的同時針對結(jié)構(gòu)受力特點布置縱橫梁格。

（3）對該類型結(jié)構(gòu)進行滿堂支架施工時，應(yīng)注意以下幾個方面:a.結(jié)構(gòu)的內(nèi)力受兩個方向的影響，當(dāng)施工跨度不同時，建議以大跨度控制為主要方向。b.在對現(xiàn)澆箱梁進行預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時，張拉力應(yīng)進行復(fù)核且嚴(yán)格按照張拉工藝進行張拉。c.進行標(biāo)高控制時，針對邊緣區(qū)域應(yīng)加密測點，隨時進行監(jiān)控。d.平臺澆筑前應(yīng)保證控制點定位及標(biāo)高準(zhǔn)確，以滿足交叉口豎向設(shè)計要求且與相接橋梁平順過渡。