林桂楓

(中國鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司 大連市 116000)

1 工程簡介

大連某已完工多倉室非對(duì)稱混凝土箱梁橋梁工程，為無背索斜拉橋和異形拱橋協(xié)作體系，跨徑布置為兩跨40+90=130m。橋?qū)?9～43m。主梁為預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁。梁高跨中2.7m，墩頂左右各21m范圍內(nèi)漸變到3.8m，2號(hào)橋臺(tái)拱腳附近1.5m范圍內(nèi)漸變到3.8m；頂板厚0.3m；底板厚0.22m，在墩臺(tái)附近底板厚變?yōu)?.42m；標(biāo)準(zhǔn)腹板厚0.45m，在0號(hào)臺(tái)、1號(hào)橋墩處腹板設(shè)置漸變段、等厚段，寬度為0.8m。如圖1、圖2所示。

圖1 立面圖(單位：mm)

圖2 平面圖(單位：mm)

本橋主梁共有各箱室間不聯(lián)通箱室結(jié)構(gòu)124個(gè)，如圖3、圖4所示，尺寸差別很大，自重更是達(dá)到22906.4t，較普通混凝土箱梁重3倍以上[1]。

圖3 FF-F橫斷面(與施工圖相對(duì)應(yīng))

圖4 整體主梁全部124個(gè)箱室平面剖面圖

2 全橋施工過程解析

由于該橋?yàn)閰f(xié)作體系受力，為高次超靜定、不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，施工過程順序調(diào)整，會(huì)影響到整個(gè)受力系統(tǒng)發(fā)生變化。選擇何時(shí)架、何時(shí)張拉及張拉順序，在滿足結(jié)構(gòu)受力和線型上設(shè)計(jì)要求的前提下，避免箱梁出現(xiàn)應(yīng)力裂縫，確保后期定尺吊索的順利安裝。因此在箱梁施工前需要周密分析，保證結(jié)構(gòu)在施工過程中和成橋后的應(yīng)力和應(yīng)變在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)[2]。

2.1 施工過程分解

在張拉吊索之前主梁施工完成后，主梁的自重由支架承擔(dān)，張拉完吊索并撤除支架后，主梁的自重由主梁、拱肋、主塔、拉索及吊索共同承擔(dān)，此時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致主梁整體應(yīng)力及形變過大[3]，因此支架撤除的時(shí)機(jī)關(guān)系到橋梁的受力、變形和整體施工的安全性，在對(duì)施工順序方案進(jìn)行多次施工力學(xué)模擬比選、綜合考慮工地的實(shí)際情況、基于盡量使結(jié)構(gòu)受力平衡的前提下，通過理論計(jì)算及分析，確定了關(guān)鍵環(huán)節(jié)選擇[4]。步驟如下：

(1)步驟一：進(jìn)行混凝土主梁的澆注，兩拱腳處梁的混凝土需同拱腳混凝土一起澆注。澆注主塔過程中監(jiān)測支架的變形，同時(shí)在主塔內(nèi)安裝應(yīng)力測試元件、溫度測試元件和設(shè)置位移觀測點(diǎn)[5]。如圖5所示。

圖5 主梁混凝土澆注結(jié)構(gòu)示意圖

(2)步驟二：搭設(shè)橋塔施工支架，分段澆注橋塔混凝土，并張拉橋塔鋼束。分段掛索并進(jìn)行初張拉。如圖6所示。

圖6 橋塔混凝土澆注示意圖

(3)步驟三：拆除橋塔支架。澆注混凝土拱腳，預(yù)埋拱腳段鋼箱拱，并分節(jié)吊裝其余部分鋼箱拱。如圖7所示。

圖7 拱腳混凝土澆注結(jié)構(gòu)示意圖

(4)步驟四：安裝余下吊索，分段張拉吊索，張拉拉索，首先拆除拱肋支架后，再次調(diào)整索力，待索力達(dá)到成橋索力后，拆除梁部支架。最后進(jìn)行橋面系施工。如圖8所示。

圖8 拆除拱肋支架后示意圖

2.2 計(jì)算施工預(yù)拱度及鋼錨箱修正坐標(biāo)

通過模擬計(jì)算，如圖9所示，參照國內(nèi)外橋梁規(guī)范，在計(jì)算主梁撓度和變形時(shí)，計(jì)算恒載撓度值為各階段的恒載、主梁、索力、預(yù)應(yīng)力和混凝土收縮徐變產(chǎn)生的撓度累計(jì)之和，包括基礎(chǔ)、墩臺(tái)變形，但未包括支架變形和溫度變化產(chǎn)生的撓度。得出結(jié)果見表1、表2[6]。

圖9 MIDAS有限元計(jì)算模型圖

表2 拉索主梁上鋼錨箱修正坐標(biāo)

3 多倉室非對(duì)稱混凝土箱梁具體施工過程

3.1 回填結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)

支架搭設(shè)前先對(duì)地基進(jìn)行處理，對(duì)支架搭設(shè)范圍內(nèi)進(jìn)行換填、整平、振動(dòng)碾壓，保證地基有良好的承載能力。

表3 回填結(jié)構(gòu)層基層

采用東南大學(xué)路面設(shè)計(jì)軟件(公路路面設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)HPDS)計(jì)算地基承載力為62.3MPa≥1.5×39.298=58.947MPa(取1.5倍安全系數(shù))[7]。

工程部分位置存在細(xì)砂層，土方回填到標(biāo)高為-0.35m時(shí)，擾動(dòng)后會(huì)引起流砂出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，基坑出現(xiàn)滲水。為保證地基承載力達(dá)到要求及防止凍融現(xiàn)象發(fā)生，采用大塊石換填方案[8]。

3.2 支架搭設(shè)

根據(jù)設(shè)計(jì)相關(guān)要求及本工程的實(shí)際情況，所有地段地基處理后均采用碗扣式滿堂支架作為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁的支撐體系，支架平均搭設(shè)高度2.5～3.5m。經(jīng)計(jì)算，本工程上部結(jié)構(gòu)自重為22906.4t，基礎(chǔ)地基承載力為39.3MPa。支架搭設(shè)寬度為箱梁寬加兩側(cè)各加1.2m的操作空間，對(duì)于不同的梁高，采用不同的支架搭設(shè)方式。主要采用立桿橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為45cm×45cm×60cm布置形式的支架結(jié)構(gòu)體系。如圖10所示。

圖10 滿堂式碗扣腳手支架效果圖

為增大體系穩(wěn)定，滿堂腳手架應(yīng)在架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每隔三排由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，并在架頂部設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐。

3.3 內(nèi)模設(shè)計(jì)施工

因結(jié)構(gòu)箱室達(dá)124個(gè)，且因非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致箱梁內(nèi)部受力分部不均勻，相差較大，此處為該橋施工的難點(diǎn)之一。一旦前期準(zhǔn)備不足，很容易產(chǎn)生安全隱患。經(jīng)分析采用木模版較為經(jīng)濟(jì)。內(nèi)模內(nèi)側(cè)縱橋向方向滿6cm×9cm方木，間距6cm，橫橋向10cm×15cm木龍骨每60cm一道，木龍骨橫向設(shè)10cm×15cm木支撐橫向頂60cm一道，豎向設(shè)10cm×15cm木支撐立頂60cm一道。如圖11所示。

圖11 內(nèi)模示意圖

3.4 側(cè)模設(shè)計(jì)施工

側(cè)模版，支架頂部的承重縱梁采用在每排立桿頂托上橫橋向鋪設(shè)通長10cm×15cm方木，縱橋向鋪設(shè)6cm×9cm方木，間距6cm，木方上鋪設(shè)1.5cm竹膠板作為底模。如圖12所示。

圖12 側(cè)模示意圖

3.5 支架拆除

待混凝土預(yù)應(yīng)力施工完畢，漿體強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定要求后，先對(duì)箱梁局部進(jìn)行脫架[9]，按照先支后拆、后支先拆、先拆非承重后拆承重的原則，從橋塔支架搭設(shè)點(diǎn)開始脫架，再按跨中向兩側(cè)對(duì)稱的順序，均勻、有序地進(jìn)行拆除。拆除過程中，還需實(shí)時(shí)監(jiān)測箱梁的局部形變是否過大，是否存在早拆、錯(cuò)拆的行為。

4 結(jié)束語

通過施工前的分析，施工過程中對(duì)難點(diǎn)的技術(shù)把控及拆除時(shí)的嚴(yán)格有序，保證了該項(xiàng)目作為異型橋梁，在同類項(xiàng)目參考不足的前提下，順利安全地完工，并為以后類似項(xiàng)目的建設(shè)，提供了參考辦法。