劉保生

（中鐵十五局集團(tuán)第二工程有限公司，上海201713）

1 工程概況

126 省道南京段改擴(kuò)建工程施工2 標(biāo)跨秦淮新河橋采用三跨變高度鋼-混凝土組合連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，總長200m，跨徑組合為35m+130m+35m，主跨中間89m 范圍為鋼箱梁主梁，兩端鋼混結(jié)合段長度均為2m，共分左右兩幅布置，單幅橋?qū)挒?0m，主梁主墩高7m。單幅鋼箱梁為單箱雙室斷面，兩側(cè)為懸臂構(gòu)造，鋼箱梁橫截面中心高為3.6m，頂寬20m，底寬12m，兩側(cè)懸臂寬均為4m；標(biāo)準(zhǔn)橫斷面頂板厚18mm，底板厚20mm，腹板厚20mm，頂板設(shè)U 型加勁肋，底板、腹板設(shè)一字加勁肋。采用在臨時(shí)支墩上設(shè)置型鋼及貝雷梁作為梁段拼裝平臺，平臺上鋪設(shè)滑移導(dǎo)軌和整體提升設(shè)備。秦淮新河通航等級為Ⅳ級航道，水面寬度最小為54m，臨時(shí)支墩布設(shè)時(shí)需確保過往船只的正常通行。

2 臨時(shí)支墩的布置

結(jié)合橋位處最小通航凈寬、河道走向、水流速度等綜合考慮，通航孔跨徑設(shè)為44.5m，左右幅分別設(shè)置臨時(shí)支墩，右幅設(shè)置4 組臨時(shí)支墩，臨時(shí)支墩中心間距為：20.4m+44.5m+24.4m，左幅設(shè)置5 組臨時(shí)支墩，臨時(shí)支墩中心間距為：14m+44.5m+13.5m+14m。支墩的設(shè)置已考慮航道通行要求，保留足夠通航空間。

3 水中臨時(shí)支墩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水中臨時(shí)支墩由水中混凝土柱和上部的鋼管格構(gòu)柱組成。水中混凝土柱采用直徑為1m 的C30 鋼筋混凝土柱，基礎(chǔ)直徑2m，座在基巖上，施工前采用沖擊鉆進(jìn)行基巖鑿平，基礎(chǔ)埋入基巖80cm。鋼管格構(gòu)柱由φ450mm×16mm 的鋼管立柱和HW150×150×7×10 的H 型鋼綴條組成，φ450mm×16mm 鋼管兩端焊接厚度為16mm 的法蘭，鋼管底部通過預(yù)埋螺桿與鋼管法蘭盤連接。

4 格構(gòu)柱受力計(jì)算

4.1 計(jì)算模型

為確保施工和結(jié)構(gòu)安全，須對臨時(shí)支墩在各項(xiàng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)檢算。對支撐系統(tǒng)荷載分析得知，水中臨時(shí)支墩承受的荷載為最大，現(xiàn)就水中臨時(shí)支墩進(jìn)行力學(xué)檢算，水中臨時(shí)支墩系格構(gòu)形式，按4 根鋼管組成格構(gòu)計(jì)算，荷載取全部外力，立柱高8m，由φ450mm×16mm 的鋼管立柱和HW150mm×150mm×7mm×10mm 的H 型鋼綴條組成。

4.2 格構(gòu)的截面特性

格構(gòu)的截面積：A=4A1=872.16cm2；

格構(gòu)的慣性矩：Iy=4（Iy1+l02A1）=1.98×107cm4；

式中，D為鋼管外徑；d為鋼管內(nèi)徑；l0為構(gòu)件的幾何長度。

彎矩作用平面內(nèi)較大受壓桿件截面抵抗矩：

4.3 格構(gòu)受力計(jì)算

格構(gòu)受力計(jì)算過程為：

1）水平力（風(fēng)荷載187kN+吊裝偏心引發(fā)的水平力120kN）：W=307kN。

2）垂直力（按整體提升支架反力作用在格構(gòu)上）F=6 000kN。

3）水平力風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩MYF=187×1.5=280.5kN·m；吊裝偏心引發(fā)的水平力彎矩MYP=120×8=960kN·m；水平力產(chǎn)生的彎矩MY=MYF+MYP=1 240.5×106N·mm。

HW150mm×150mm×7mm×10mmH 型鋼截面面積AH=40.56cm2，Ay為垂直y軸橫截面的綴條截面積和；查表λ0=21.4時(shí)φ=0.979。

要求。

式中，φ 為軸心受力構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；E為彈性模量彈性模量；λy為整個(gè)構(gòu)件對y軸的長細(xì)比。

4.4 綴條受力計(jì)算（HW150mm×150mm×7mm×10mm H 型鋼AH=40.56cm2）

綴條受力計(jì)算包括：

1）綴條按軸心受力計(jì)算。傳至綴條的水平力按W=307kN。

2）綴條強(qiáng)度σ=N/AH=75.69N/mm2＜205η=143.5N/mm2。

式中，N=W=307×103N；η 為折減系數(shù)，取η=0.73。

綴條剛度λ=L/γmin=632/6.4=98.8＜150。查表φ=0.643（L為綴條幾何長度，γmin為截面的最小回轉(zhuǎn)半徑）

5 水中混凝土柱施工

水中混凝土柱施工過程為：（1）在100t 駁船上裝置沖擊鉆機(jī)，將船錨定停泊在臨時(shí)墩樁位處。利用沖擊鉆頭將河床底不平整的基巖沖擊平整，確保鋼護(hù)筒與基巖密貼。（2）利用30t 的浮吊將事先制作好的直徑為2m，壁厚為15mm 的鋼護(hù)筒安裝在河床上。鋼護(hù)筒安裝時(shí)需檢查2 個(gè)方向的垂直度，垂直度檢查符合要求后，采用纜風(fēng)繩及時(shí)拉結(jié)固定。鋼護(hù)筒安裝就位后，潛水員下水檢查結(jié)合面的密封情況。對結(jié)合面空隙較大的部位，采用速凝水泥進(jìn)行水下封堵。鋼護(hù)筒頂部應(yīng)高出水面50cm。（3）利用泥漿泵將護(hù)筒內(nèi)的泥漿鉆渣等清理干凈，確保封底混凝土落在新鮮巖面上。利用導(dǎo)管進(jìn)行封底混凝土施工，導(dǎo)管底部距離河床底約30cm。封底混凝土采用C30 水下混凝土，首灌方量不小于4m3混凝土?；炷翝仓叨葢?yīng)高于河床約3m。（4）待護(hù)筒內(nèi)的混凝土終凝后，將護(hù)筒內(nèi)的水抽干。利用30t 浮吊將直徑450mm×16mm 的鋼管樁吊入護(hù)筒內(nèi)，通過底座法蘭和護(hù)筒內(nèi)的混凝土進(jìn)行連接固定。（5）待鋼箱梁結(jié)構(gòu)施工完成后，水下基礎(chǔ)部分利用水下切割技術(shù)進(jìn)行拆除恢復(fù)。

6 鋼管格構(gòu)柱的安裝

鋼管格構(gòu)柱的安裝過程為：（1）格構(gòu)架制作時(shí)，嚴(yán)格按照圖紙加工，架體材質(zhì)為Q235B，法蘭盤為Q345B，節(jié)點(diǎn)板與鋼管立柱采用6mm 雙面角焊縫，除立桿外其他桿件采用螺栓連接，加勁板倒角距離為20mm。格構(gòu)架的單節(jié)制作高度為4m，節(jié)與節(jié)之間通過法蘭盤、螺栓連接。（2）格構(gòu)柱及綴條選擇1 臺30t 小型浮吊配合吊裝安裝。通過預(yù)埋螺桿與攬風(fēng)繩進(jìn)行臨時(shí)固定。臨時(shí)固定后，采用2 臺經(jīng)緯儀或者全站儀進(jìn)行垂直度校正，采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行格構(gòu)架頂部標(biāo)高測量。檢查合格后方可進(jìn)行焊接固定。（3）為保證整體穩(wěn)定性，相鄰兩鋼管之間焊接剪力撐。焊接前，將焊接部位變形損壞部分修整，端部用角向磨光機(jī)磨光，并打焊接剖口，用經(jīng)緯儀校正垂直度再進(jìn)行電焊，施焊應(yīng)對稱進(jìn)行。

7 拼裝平臺設(shè)置

在格構(gòu)柱上設(shè)置型鋼及貝雷梁作為梁段拼裝的施工平臺。由下向上依次為：鋼筋混凝土柱→鋼管格構(gòu)柱→橫橋向H型鋼雙拼→加強(qiáng)型貝雷梁→工字鋼→滑道（工字鋼雙拼）→調(diào)整千斤頂→鋼梁。

8 拼裝平臺的安拆

貝雷梁在駁船上分段拼裝成型，然后用小型浮吊吊裝就位后進(jìn)行節(jié)段之間的連接。分配梁及滑道均采用小型浮吊吊裝就位。鋼箱梁安裝完成后，由于橋下吊裝空間受限，進(jìn)行拼裝平臺的拆除時(shí)，需先用倒鏈將構(gòu)件水平移至橋梁范圍以外，然后采用小型浮吊將構(gòu)件吊至駁船上運(yùn)離施工現(xiàn)場。

9 方案對比

由水中混凝土柱和上部的鋼管格構(gòu)柱組成的水中臨時(shí)支墩輔助施工方案與其他輔助施工方案對比情況如表1 所示。

其他如纜索吊裝、大型浮吊、頂推施工等由于鋼箱梁最大節(jié)段超重，需大型設(shè)備投入，且施工場地相對狹小，安全風(fēng)險(xiǎn)高，后期維護(hù)使用費(fèi)高，不適用本項(xiàng)目施工。

10 結(jié)語

本項(xiàng)目采用由水中混凝土柱和上部的鋼管格構(gòu)柱組成的水中臨時(shí)支墩的方法架設(shè)鋼箱梁，不僅減少了混凝土等原材料的浪費(fèi)，還發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)安拆方便，節(jié)省工期，適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)環(huán)保的優(yōu)勢。施工過程中通過精心設(shè)計(jì)及優(yōu)化臨時(shí)支墩方案，并精心組織施工，施工監(jiān)測表明，施工期間臨時(shí)支墩整體穩(wěn)定性好，施工安全性高、鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量得到保證,確保了過往船只的正常通行。

表1 施工方案對比表