何定高HE Ding-gao

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，太原 030024）

0 引言

隨著目前國(guó)內(nèi)交通事業(yè)迅速發(fā)展，橋梁工程又是交通事業(yè)中的重要組成部分，高陡邊坡地形作為山區(qū)公路橋梁施工的常見(jiàn)地形條件之一，橋梁設(shè)計(jì)選線時(shí)無(wú)法避免會(huì)將橋頭、橋尾的承臺(tái)設(shè)置到高陡邊坡上，導(dǎo)致承臺(tái)施工困難。而傳統(tǒng)工藝會(huì)采用修筑便道、砌筑擋墻形成平臺(tái)或在樁基內(nèi)埋設(shè)預(yù)埋件、利用鋼護(hù)筒、鋼板樁圍堰等方法，這就會(huì)使得對(duì)樁基或承臺(tái)主筋造成損傷，影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且傳統(tǒng)工藝工作量大、代價(jià)高。所以，目前急需一種方便、快捷的施工工藝，解決高陡邊坡上橋梁懸空承臺(tái)的施工難題[1-2]。

1 工程概況

大豐華高速公路三渡水大橋2#、3#承臺(tái)均為大體積承臺(tái)，位于邊坡陡峭的三渡水水庫(kù)兩岸，四處承臺(tái)均一側(cè)靠山另一側(cè)懸空，施工環(huán)境十分惡劣。3#承臺(tái)上方為S228省道，通行壓力大，不具備開(kāi)挖施工便道的條件，另一側(cè)因禁止占用水庫(kù)庫(kù)容，無(wú)法施工擋墻或鋼圍堰。

2 技術(shù)原理

三渡水大橋左線承臺(tái)為高樁承臺(tái)，承臺(tái)平面尺寸：13.2×8.2m，承臺(tái)高度4.0m，考慮鋼筋混凝土容重為γ=26 kN/m3，承臺(tái)施工第一次澆筑高度為1.5m。

為施工、立模方便，在承臺(tái)樁基四周搭設(shè)支架懸吊平臺(tái)，工藝原理如下：該工藝懸吊式底模托架依靠設(shè)置在每根樁基頂部的工字鋼墊塊提供整體向上的反力，反力依次通過(guò)上主梁、精軋螺紋鋼、下主梁及分配梁，將力傳遞、分配到底模上，提供鋼筋、側(cè)模及混凝土施工的支撐體系。懸吊式承臺(tái)底模托架見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 懸吊式承臺(tái)底模托架平面圖

圖2 懸吊式承臺(tái)底模托架圖

3 受力模型驗(yàn)算

3.1 荷載計(jì)算及組合

承臺(tái)第一次澆筑高度：h=1.5m；混凝土壓力荷載：qh=γh=26×1.5=39.0kN/m2；模板荷載：qm=1.0kN/m2；混凝土傾倒和振搗荷載：qd=4.0kN/m2；平臺(tái)周邊施工荷載：qs=2.5kN/m2；計(jì)算強(qiáng)度取荷載基本組合組合：Q=1.2×自重+1.2×混凝土荷載+1.2×模板荷載+1.4×施工活荷載；計(jì)算剛度（變形）取荷載標(biāo)準(zhǔn)組合：Q=自重+混凝土荷載+模板荷載。

3.2 建模計(jì)算

建立懸吊平臺(tái)的有限元模型（見(jiàn)圖3），經(jīng)模型驗(yàn)算得結(jié)果如下：

圖3 懸吊平臺(tái)有限元模型

3.2.1 強(qiáng)度計(jì)算

①I20b工字鋼分配梁（見(jiàn)圖4）：最大正應(yīng)力：σ=136.6 MPa＜f=215MPa；最大剪應(yīng)力：τ=29.3MPa＜fv=125MPa；結(jié)論：I20b分配梁強(qiáng)度計(jì)算值滿足規(guī)范要求。

圖4 模型計(jì)算結(jié)果-彎曲應(yīng)力（MPa）

②II45b雙拼工字鋼分配梁（見(jiàn)圖5）：最大正應(yīng)力：σ=88.2MPa＜f=215MPa；最大剪應(yīng)力：τ=47.0MPa＜fv=125MPa；結(jié)論：II45b分配梁強(qiáng)度計(jì)算值滿足規(guī)范要求。

圖5 模型計(jì)算結(jié)果-剪應(yīng)力（MPa）

③精軋鋼吊桿（見(jiàn)圖6）：精軋鋼采用PSB830直徑32mm精軋螺紋鋼，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fpy=650MPa；精軋鋼最大拉應(yīng)力：σ=594.6MPa＜fpy=650MPa；結(jié)論：精軋鋼吊桿強(qiáng)度計(jì)算值滿足規(guī)范要求。

圖6 模型計(jì)算結(jié)果-只受拉單元應(yīng)力（MPa）

3.2.2 變形計(jì)算

懸吊平臺(tái)整體豎向變形（見(jiàn)圖7）：

圖7 模型計(jì)算結(jié)果-豎向變形（mm）

懸吊平臺(tái)最大豎向位移：Δ1=7.87mm；吊桿伸長(zhǎng)值：Δ2=3.32mm；相對(duì)變形值：Δ=Δ1－Δ2=7.87-3.32=4.55mm＜2600/400=6.5mm（計(jì)算跨度2.6m）；結(jié)論：懸吊平臺(tái)豎向位移值滿足要求。

3.2.3 樁頂混凝土受壓計(jì)算

樁頂混凝土受壓（見(jiàn)圖8）：橫梁最大反力：P=553.5kN；樁基直徑2.0m，采用C30混凝土，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：fc=20MPa；橫梁下支撐選用I45b工字鋼，單支點(diǎn)4支，單樁頂部支撐面積：A=500×152×4=304000mm2；頂部混凝土壓應(yīng)力：σ=P/A=553.5×1000/304000=1.82MPa＜fc=20MPa；結(jié)論：樁基頂部混凝土抗壓強(qiáng)度滿足要求。

圖8 模型計(jì)算結(jié)果-豎向反力（kN）

4 懸空承臺(tái)施工工藝

4.1 懸吊式底模托架安裝

4.1.1 設(shè)置工字鋼墊塊 首先將橋梁樁頭高程修整至設(shè)計(jì)樁頂高程，根據(jù)承臺(tái)底層鋼筋高度（20+2×12.5=45cm），在承臺(tái)底鋼筋網(wǎng)上，順橋方向每處樁頂設(shè)置兩組墊塊，（墊塊為I45b雙拼工字鋼、對(duì)稱布置、長(zhǎng)50cm）。根據(jù)承臺(tái)鋼筋布置，承臺(tái)鋼筋穿過(guò)打孔的墊塊工字鋼，保證承臺(tái)鋼筋的完整性。為確保墊塊受力穩(wěn)定，在承臺(tái)底層鋼筋安裝完成后，在墊塊工字鋼兩邊增加加勁鋼板。

4.1.2 安裝上主梁 在墊塊工字鋼上橫橋向、對(duì)稱安裝上主梁，上主梁采用雙拼I45b工字鋼，長(zhǎng)度13.47m，間距26.6cm。

4.1.3 安裝吊桿 在樁基兩側(cè)的上主梁安裝吊桿，吊桿上設(shè)雙螺母，通過(guò)上下各3cm厚鋼板與上主梁固定。吊桿距樁基中心1.2m對(duì)稱布置（Ф32精軋螺紋鋼，長(zhǎng)2.15m/根）。

4.1.4 安裝下主梁 下主梁順橋方向安裝，并與吊桿連接固定，固定方式同上主梁。下主梁采用I45b工字鋼，雙拼設(shè)置，長(zhǎng)度10.2m，間距18.2cm。下主梁兩端各露出承臺(tái)界限1m，作為操作空間，以便施工。

4.1.5 安裝分配梁 分配梁采用I20b工字鋼，設(shè)置在下主梁上方，并垂直與下主梁水平方向。分配梁包括對(duì)稱設(shè)置在兩排樁基外側(cè)的第一分配梁、設(shè)置兩排樁基內(nèi)側(cè)的第二分配梁以及設(shè)置在樁基和樁基之間的第三分配梁。第一分配梁共8根，每側(cè)4根，間距50cm，長(zhǎng)15.2m/根；第二分配梁共5根，間距依次為70cm、74.5cm、74.5cm、70cm，長(zhǎng)15.2m/根；第三分配梁共4根，每排樁基2根，間距71cm，長(zhǎng)3.07m/根。第一、二分配梁伸出承臺(tái)外側(cè)1m用于施工通道平臺(tái)。

4.2 承臺(tái)底模安裝 在分配梁上順橋向按30cm等間距布置10×10cm方木，方木長(zhǎng)10.2m。方木上鋪設(shè)12mm厚竹膠板，作為承臺(tái)施工底模，承臺(tái)四邊外形成1m寬施工通道。

4.3 承臺(tái)鋼筋安裝 鋼筋骨架按設(shè)計(jì)圖紙正確綁扎，并在模腔內(nèi)準(zhǔn)確定位。承臺(tái)底層鋼筋與工字鋼墊塊沖突位置，鋼筋通過(guò)打孔穿過(guò)工字鋼，承臺(tái)底層鋼筋安裝完成后，利用支座灌漿料封閉墊塊工字鋼。

4.4 承臺(tái)側(cè)模安裝 承臺(tái)側(cè)模采用1.5m×1.0m鋼模板。確保模板表面光滑、平整。在模板接縫中夾入雙面膠帶，保證模板縫無(wú)滲漏。模板安裝就位后，對(duì)其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點(diǎn)聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。[3-5]

4.5 承臺(tái)混凝土分層澆筑 承臺(tái)混凝土分兩次澆筑，兩次澆筑高度依次為1.5m、2.5m。底層混凝土澆筑完成后養(yǎng)護(hù)7d，且當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后方可澆筑上層混凝土?；炷练謱用娌迦毽?6mm鋼筋作為連接筋。連接筋插入上下層混凝土各20cm，間距1m梅花型布置，以加強(qiáng)承臺(tái)上下層的連接[6-9]。

4.6 拆模與養(yǎng)生 混凝土澆筑完成后應(yīng)立即覆蓋灑水養(yǎng)生，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后適時(shí)拆除模板、底部的工字鋼及方木等材料，并繼續(xù)養(yǎng)生，始終保持混凝土表面濕潤(rùn)?；炷翝仓瓿芍螅O(shè)專人對(duì)混凝土的內(nèi)外溫差進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)溫時(shí)間不少于14d，前7d每隔4h測(cè)溫一次，后7d每8h測(cè)溫一次[10-12]。

5 結(jié)束語(yǔ)

利用懸吊式底模托架澆筑懸空承臺(tái)的施工方法，通過(guò)在樁頂設(shè)置墊塊工字鋼，將承臺(tái)施工受力點(diǎn)設(shè)置在樁頂，結(jié)構(gòu)受力合理，同時(shí)保護(hù)了樁基鋼筋免遭破壞；采用上、下主梁及分配梁設(shè)置了承臺(tái)施工操作平臺(tái)，無(wú)需提前預(yù)埋工字鋼或牛腿裝置，確保了承臺(tái)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和完整性，保證了施工安全，降低了施工成本，豐富了橋梁施工技術(shù)，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。