李 杰，夏運(yùn)強(qiáng)

(1.中交第二航務(wù)工程局有限公司，湖北 武漢 430040；2.長大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 431400；3.交通運(yùn)輸行業(yè)交通基礎(chǔ)設(shè)施智能制造研發(fā)中心，湖北 武漢 431400；4.中交公路長大橋建設(shè)國家工程研究中心有限公司，湖北 武漢 431400；5.中交二航局第二工程有限公司，重慶 401102)

1 工程概況

白居寺長江大橋東引橋?yàn)橹鳂虻倪^渡橋梁，全長238 m。橋跨布置為(38+40)m、(40+40)m、(40+40)m三聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)現(xiàn)澆梁橋。箱梁采用雙幅布置單箱多室預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，箱梁高2.2 m，懸臂段長度1.95 m。頂板寬16.96～27.74 m，厚25 cm，中間設(shè)置50 cm后澆帶。底板寬13.06～23.84 m，厚22 cm。東引橋所處區(qū)域的填方土體局部厚度較大，且土質(zhì)多為粉質(zhì)黏土，整體區(qū)域呈階梯形布置，毗鄰建(構(gòu))筑物，巴濱路及施工便道。東引橋墩身高15～42.5 m。白居寺長江大橋東引橋橋型布置如圖1所示。

圖1 東引橋橋型布置圖

2 主要施工工藝

2.1 工程重難點(diǎn)

本工程現(xiàn)澆箱梁工程重難點(diǎn)主要為：①東引橋地形情況復(fù)雜，階梯形布置，地質(zhì)條件上覆回軟基粉質(zhì)回填土，承載力差；②支架高度最高達(dá)47.5 m，最低21 m，整體穩(wěn)定性控制難度大；③施工區(qū)域毗鄰既有房建、市政道路、臨時施工通道等既有構(gòu)筑物，施工臨時防護(hù)面積大。

2.2 支架設(shè)計(jì)確定

2.2.1 支架設(shè)計(jì)

鑒于以上重難點(diǎn)，經(jīng)綜合考慮確定寬幅現(xiàn)澆混凝土箱梁少支架組合支撐體系，以下部鋼管少支架和上部盤扣滿堂支架組合形式的承力結(jié)構(gòu)。其中，少支架基礎(chǔ)根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)置為條形基礎(chǔ)+1.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。鋼立柱采用φ800×10鋼管，鋼管間平聯(lián)采用2[25，斜撐采用2[25，通過連接板焊接。鋼立柱橫梁采用2I56a，橫梁上放置縱向貝雷梁，其上布置I14分配梁。在分配梁上搭設(shè)盤扣式腳手架。支架兩側(cè)分別設(shè)置1 m寬人行通道，且涉及臨時下穿通道搭設(shè)門架基礎(chǔ)。立面簡圖見圖2，斷面簡圖見圖3。

圖2 東引橋支架布置立面圖

圖3 東引橋支架布置斷面圖

2.2.2 支架模型主要部位驗(yàn)算

1)跨中下部結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算。

下部結(jié)構(gòu)采用Midas Civil建立局部模型計(jì)算，選取最不利的工況，考慮上部結(jié)構(gòu)荷載、施工臨時荷載、風(fēng)荷載，邊界條件樁底按固結(jié)考慮，材料自重及荷載系數(shù)等由軟件計(jì)入。經(jīng)過支架結(jié)構(gòu)布置及上部結(jié)構(gòu)荷載對比，選取受力最不利的第二跨支架進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算模型及結(jié)果見圖4～6。

圖4 計(jì)算模型

在最不利荷載組合作用下，支架最大組合應(yīng)力為154.7 MPa

圖5 豎向受力情況

圖6 橫向受力情況

2)其余參數(shù)驗(yàn)算。

(1)貝雷梁受力分析。選取最大跨徑的貝雷梁進(jìn)行整體受力分析，驗(yàn)算在其材料自重和外荷載組合作用下，單片貝雷梁最大彎矩為36 298.1 kN·m<[M]=47 292 kN·m最大剪力為，8 637.8 kN<[Q]=12 260 kN均滿足規(guī)范要求。

(2)鋼管樁穩(wěn)定性及斜撐穩(wěn)定性計(jì)算。選取受力最不利的鋼管樁及斜撐驗(yàn)算其穩(wěn)定性，根據(jù)《水運(yùn)工程鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTS 152—2012)，在支架最大組合應(yīng)力作用下，彎矩作用平面內(nèi)鋼管樁及斜撐穩(wěn)定性分別為σ=123.4 MPa<215 MPa及σ=73 MPa

(3)鋼管樁基礎(chǔ)受力計(jì)算。根據(jù)反力計(jì)算結(jié)果，取鋼立柱最大反力1 671.2 kN，最大水平力4.4 kN。按照《港口工程樁基規(guī)范》(JTS 167-4—2012)，計(jì)算灌注樁單樁軸向受壓承載力N=2 023.9 kN<2 574 kN、正截面壓應(yīng)力σ=6.17 MPa<13.4 MPa及水平力產(chǎn)生的拉應(yīng)力σ=0.63 MPa<1.43 MPa。

除上述參數(shù)驗(yàn)算外，其余構(gòu)件各項(xiàng)參數(shù)均經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)算，均滿足規(guī)范要求。

2.3 施工主要步驟簡述

2.3.1 支架基礎(chǔ)施工

支架基礎(chǔ)施工樁基礎(chǔ)采用旋挖鉆成孔，澆筑預(yù)埋φ800×10 mm鋼管樁與樁基礎(chǔ)嵌入錨固；條形基礎(chǔ)及承臺預(yù)埋鋼板兩種基礎(chǔ)形式均采用在基礎(chǔ)澆筑前預(yù)埋帶有錨固鋼筋的鋼板進(jìn)行同步澆筑錨固，過程應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)埋中心點(diǎn)位置。

2.3.2 少支架架體搭設(shè)

根據(jù)鋼管樁設(shè)計(jì)頂標(biāo)高反算出鋼管樁理論長度，據(jù)此進(jìn)行鋼管樁下料加工制作。鋼管樁接長采用焊接，焊接接頭采用坡口熔透焊相鄰鋼管樁安裝完成后進(jìn)行平聯(lián)、斜撐的焊接施工，盡早形成整體框架結(jié)構(gòu)，防止鋼管樁在風(fēng)荷載、車輛碰撞等意外情況下得失穩(wěn)倒塌。

2.3.3 承重梁安裝

承重梁采用2I56a型鋼，承重梁在地面拼裝完成后吊運(yùn)處安裝，施工過程中承重梁接長時應(yīng)避免出現(xiàn)錯縫偏差，并應(yīng)在腹板處焊接連接板，保證承重梁結(jié)構(gòu)安全。

2.3.4 貝雷梁安裝

少支架貝雷梁選用321貝雷片，貝雷梁在陸地上采用吊重設(shè)備拼裝成單跨或多跨，然后進(jìn)行整體吊安，加快安裝速度。同步完善橫向聯(lián)系及縱向限位裝置的設(shè)置。

2.3.5 盤扣架搭設(shè)

立桿、水平桿、斜桿均采用D48×2.5 mm鋼管，橫橋向立桿間距為0.6～1.2 m、縱橋向立桿間距為0.6～0.9 m，步距為1～1.5 m。盤扣架頂部設(shè)置[8分配梁、木方及竹膠板作為底模。搭設(shè)現(xiàn)場見圖7。

3 主要運(yùn)用效果

本工程制定的施工技術(shù)方案有效解決了東引橋區(qū)域涉及的地形復(fù)雜、地質(zhì)情況差、支架高度較高、橋面幅度寬、施工風(fēng)險(xiǎn)高等重難點(diǎn)問題。在以下方面對后續(xù)同類型施工具有一定指導(dǎo)意義。

3.1 寬幅現(xiàn)澆箱梁混凝土的開裂控制

重慶白居寺長江大橋東引橋橋面寬為40.55～50.32 m，橋面寬度在同類型橋梁中位居前列，通過以下措施對寬幅現(xiàn)澆箱梁混凝土的開裂控制。

1)澆筑方案優(yōu)化設(shè)計(jì)：現(xiàn)澆箱梁澆筑方案平面采取左右分幅，中間設(shè)置后澆帶及上下分底腹板澆筑及頂板澆筑的方式解決了橫、縱向收縮應(yīng)變導(dǎo)致的開裂問題。

2)軟弱地基支架沉降控制：通過采取支架基礎(chǔ)最優(yōu)方案、預(yù)壓消除非彈性變形及過程分層設(shè)置施工沉降觀測點(diǎn)，最終支架沉降量控制在10 mm以內(nèi)，有效解決了澆筑過程中由支架沉降造成的混凝土開裂情況。

3.2 山區(qū)臨江陡坡地帶工況下支架穩(wěn)定性控制

1)采用此類格構(gòu)式少支架可有效克服陡坡地帶階梯形問題，同時，在少支架上部設(shè)置縱向連接的貝雷梁及盤扣可減少該類少支架縱向失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)且對其具有縱向約束作用；橫向設(shè)置聯(lián)系桿件可確保其支架橫向穩(wěn)定性。

2)組合支架各節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)設(shè)置加固措施以確保上層盤扣支架同下層少支架的整體受力穩(wěn)定，同時各節(jié)點(diǎn)位置應(yīng)嚴(yán)格控制偏心受力情況，防止其傾覆。

3)其基礎(chǔ)受力形式可根據(jù)各部位地質(zhì)情況進(jìn)行最優(yōu)設(shè)置，同時采取部分排水措施可有效防止沖刷對基礎(chǔ)帶來的不利影響。

4 結(jié)束語

白居寺長江大橋東引橋現(xiàn)澆箱梁所面臨的單項(xiàng)工況國內(nèi)已建和在建的橋梁中均出現(xiàn)過，但針對市政橋梁面臨地形復(fù)雜呈階梯形布置、地質(zhì)情況差、支架高度較高、橋面幅度寬、施工風(fēng)險(xiǎn)高等組合工況較為少見。經(jīng)過項(xiàng)目精心設(shè)計(jì)支架方案，嚴(yán)格施工過程管理，克服了相應(yīng)重難點(diǎn)問題，采取的山區(qū)臨江陡坡地帶寬幅現(xiàn)澆混凝土箱梁組合支撐體系施工技術(shù)取得了較好效果，可以為今后同類型橋梁現(xiàn)澆箱梁施工提供參考。

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