高 強

（中鐵十八局集團第五工程有限公司 天津 300459）

斜拉桁架橋是在斜拉橋與桁架橋的基礎(chǔ)上構(gòu)思出來的，綜合了兩種橋型的受力特點。斜拉桁架橋分別由上、下弦桿及腹桿組成。其上弦桿是一對剛性索，類似于斜拉橋拉索的斜拉特性。腹桿是上下弦桿之間的聯(lián)系部分，其與下弦桿的聯(lián)系類似于斜拉橋拉索處的多點支撐，可以使梁體彎矩減少，分布均勻。斜拉桁架橋的上下弦桿與腹桿又組成了一個三角桁架結(jié)構(gòu)，受力上又具有了桁架橋的性質(zhì)[1,2]。

斜拉桁架橋的施工有懸臂澆筑法與預(yù)制拼裝兩種方法，預(yù)制拼裝主要是桿件安裝精度要求高，但施工速度快。與之相比的懸臂澆筑法，上部桁架結(jié)構(gòu)桿件均采用懸臂澆筑施工，施工周期長，但現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)整體性強，不均勻收縮引起的裂縫少，外觀更為美觀[3-5]。在懸臂澆筑法施工中，只要施工工序安排合理，進度合理優(yōu)化，懸臂澆筑法施工便能取得更好的經(jīng)濟效益。

1 工程概況

小溪塔大橋主橋結(jié)構(gòu)為三跨斜拉桁架連續(xù)剛構(gòu)橋，采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，其跨徑布置為85.5+173+85.5m，塔高22.3 m，高跨比為1/7.76，跨度比為0.49；橋面寬15m，橋面橫向布置為：25cm(欄桿)+150cm(人行道)+125cm(桁架結(jié)構(gòu)寬)+900cm（機動車道）+125cm(桁架結(jié)構(gòu)寬)+150cm(人行道)+25cm(欄桿)，寬跨比為1：11.5，下弦桿高1.5 m，梁的高跨比為1：115.3。

下弦桿節(jié)間水平距10 m，除墩頂段X1為2.5 m高的箱梁，X2由2.5 m過渡到1.5 m外，其余均為寬1.1 m，高1.5 m的箱梁、外側(cè)懸臂1.8 m作為人行道。所有下弦桿在節(jié)點處均為實心段。由于預(yù)應(yīng)力鋼束的布置需求，上弦桿前兩節(jié)段為變截面，其中第一節(jié)段為80×114～105×150 cm，第二節(jié)段為80×90～80×114 cm；其余桿件均為80×90cm的實體矩形截面。墩頂節(jié)段處腹桿F1、F1’ 采用變截面矩形桿件，桿件下端為140×100cm矩形截面，上端為140×140cm矩形截面，截面線性過渡，剩余腹桿均為80×80cm的矩形截面。

下弦桿的每個節(jié)點處設(shè)置80×105 cm矩形橫梁（墩頂節(jié)點除外），并在塔頂設(shè)置的2m×1.5 m箱形橫梁，壁厚0.3 m，在橫梁上縱鋪預(yù)制空心板形成橋面系。

下部結(jié)構(gòu)的樁基為挖孔灌注樁，橋墩墩身采用600×700 cm等截面空心矩形截面，上端與桁架X1下弦桿兩端采用V形構(gòu)造形成固結(jié)剛構(gòu)體系。

圖2 橫斷面布置 (cm)

2 懸臂澆筑法工藝流程

懸臂澆筑法主要用于橋梁上部結(jié)構(gòu)施工，本橋桁架構(gòu)件均采用懸澆法施工。根據(jù)本橋的施工過程，首先需要完成作為懸臂澆筑施工平臺的結(jié)構(gòu)部分，即施工完成V形構(gòu)造處的主梁、X1節(jié)間腹桿以及腹桿相交于塔頂位置處的橫梁后，后續(xù)進行桁架節(jié)段懸臂掛籃澆筑施工。一個桁架節(jié)段的懸臂澆筑循環(huán)工序內(nèi)容見表1，桁架節(jié)段懸臂澆筑施工流程示意如圖3所示。

表1 一個桁架節(jié)段循環(huán)主要工序及工期

圖3 節(jié)段施工主要步驟示意圖

圖4 現(xiàn)場懸臂

3 懸臂澆筑施工關(guān)鍵技術(shù)

斜拉桁架橋的掛籃與常規(guī)的連續(xù)梁掛籃相比，具有以下3個方面的不同點。

（1）斜拉桁架橋的下弦桿都為長細桿件，與連續(xù)梁懸臂節(jié)段長度相比較長。因此，懸臂掛籃是長掛籃，其變形控制難；

（2）懸掛結(jié)構(gòu)體系不同：斜拉桁架橋與斜拉橋類似，均為前支點掛籃，主要的受力構(gòu)件為斜吊桿，而一般的掛籃均為后支點掛籃。

（3）行走方式不同：斜拉桁架橋掛籃需要借助纜索吊才能前移，而一般的掛籃是沿軌道前移。

斜拉桁架橋臂澆筑施工過程中，掛籃是在安裝在已施工完成的桁架結(jié)構(gòu)上，然后在掛籃上進行下一節(jié)段的懸臂現(xiàn)澆施工。按流程循環(huán)施工，直到完成全橋的桁架澆筑施工。

掛籃不僅要承受現(xiàn)澆節(jié)段的自重，還要滿足節(jié)段施工的一系列高空作業(yè)的安全。掛籃裝置應(yīng)具有變形小、前移方便、錨固拆裝容易等要求外，還需要達到強度安全可靠。所以，懸臂澆筑施工的關(guān)鍵技術(shù)就是掛籃結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制作安裝以及安全操作。

掛籃安裝完成后，即可進行節(jié)段的標準懸臂澆筑循環(huán)施工步驟：（1）模板安裝→（2）綁扎鋼筋→（3）預(yù)埋管道→（4）澆筑混凝土→（5）張拉預(yù)應(yīng)力等施工流程。

3.1 掛籃的構(gòu)造和設(shè)計

懸臂掛籃主要由3個部分組成：（1）承重系統(tǒng)；（2）模板系統(tǒng)；（3）工作平臺。

3.1.1 承重系統(tǒng)

承重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有主梁，橫梁（由上往下依次為：斜上橫梁、后上橫梁、前下橫梁，后下橫梁），吊桿（后吊桿，斜吊桿）、平面聯(lián)結(jié)系、限位器等組成，如圖4所示。

圖4 承重系統(tǒng)組成

（1）主梁不僅承受現(xiàn)澆節(jié)段及模板的重量，還能夠支撐模板的走行。每片主梁都是由若干個貝雷片組成，主梁間的連接采用工字鋼。為確保上下游主梁橫向的穩(wěn)定，采用平聯(lián)進行連接。主梁前端考慮后續(xù)腹桿施工方便，懸出一段距離作為施工平臺。同樣，后端為了后吊點的固定，也需懸出一段距離，并設(shè)置下限位器，限制主梁在斜吊桿的水平分力作用下后移。

（2）前、后下橫梁主要焊接于主梁前后端的底面，用作為支承于主梁底面的雙懸臂梁，起懸吊主梁的作用，通常采用工字鋼和槽鋼組成。

（3）斜上橫梁位于上弦桿節(jié)點頂?shù)凝X塊上，通過鋼板組成雙懸臂梁，用于斜吊桿的上端錨固，并將錨點的拉力傳遞給腹桿。

（4）斜吊桿為主要受拉傳力結(jié)構(gòu)，一般采用精軋螺紋鋼。其下端作為底模的前支承，通過母帽與前下橫梁固結(jié)，上端通過母帽支承于斜上橫梁。斜吊桿拉力不僅提供豎向分力，同時也產(chǎn)生了水平分力，為了平衡水平力，設(shè)置限位器限制主梁在水平力的作用下后移。

（5）后吊桿一般采用精軋螺紋鋼，其下端通過母帽固定于后下橫梁，上端通過母帽支承于梁段混凝土頂面的墊板上。

（6）限位器限制主梁在斜吊桿的水平分力作用下后移，避免底模后移。

3.1.2 模板系統(tǒng)

模板系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，通常有底模、側(cè)模、內(nèi)模、端模。

3.1.3 工作平臺；

工作平臺是為施工需求所設(shè)計，主要由木板、方木、型鋼等組成。通常分為3部分：（1）前工作平臺；（2）后工作平臺；（3）翼緣板工作平臺。

3.2 掛籃的制作安裝、前移要點

3.2.1 制作安裝

（1）完善試驗要求及安裝使用工藝；

（2）斜吊桿在使用前，需進行強度試驗，張拉力F≥500 kN，確保強度滿足要求；

（3）所有吊桿均做探傷檢查；

（4）后下吊桿、下限位器張拉力F≥500 kN；

（5）在混凝土內(nèi)需預(yù)留斜吊桿、后吊桿的孔位；

（6）所設(shè)吊點，需在模板上開孔，同時在混凝土預(yù)埋管道，以便吊桿拆卸；

（7）下部應(yīng)設(shè)置防護措施，以防墜物，該部分應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況詳細制定防護措施；

（8）完善斜吊桿頂部的栓接，下吊桿張拉以及下限位器施工的配套設(shè)施；

（9）施工時應(yīng)根據(jù)掛籃的預(yù)壓試驗確定彈性變形量，并根據(jù)此結(jié)果調(diào)整底板的預(yù)抬量。

3.2.2 前移要點

（1）掛籃前移前，通過纜索吊的4個吊鉤勾住主梁上的吊耳，起吊進行前移；

（2）前移過程中，需要用鋼絲繩栓住吊鉤，防止纜索吊運掛籃過程中左右擺動，出現(xiàn)意外事故；

（3）松開母帽，抽出斜吊桿、后吊桿，解除限位器，使其與主梁脫離；

（4）整個掛籃工作平臺應(yīng)同步對稱前移，避免脈沖式移動。

4 結(jié) 語

目前，借鑒已有的梁橋施工工藝，斜拉桁架橋的主要施工方法有懸臂澆筑和懸臂拼裝法，而懸臂澆筑法使用較少，主要原因是工序繁多、施工周期長，但現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)整體性強，不均勻收縮引起的裂縫少，外觀更為美觀。本文以小溪橋懸臂澆筑法施工為例，系統(tǒng)介紹了懸臂澆筑法的施工工藝，總結(jié)了懸臂澆筑法的施工關(guān)鍵技術(shù)，為今后類似橋梁工程的施工提供技術(shù)指導(dǎo)和經(jīng)驗。