吳文濤

（貴州橋梁建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

H形雙塔構(gòu)造的主塔橋梁項(xiàng)目，因施工環(huán)境復(fù)雜，施工難度大，質(zhì)量要求高，施工環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)考慮到安全要求，從施工準(zhǔn)備、工藝過程多方面詳細(xì)地做好控制，才能提升橋梁建造技術(shù)水平，達(dá)到橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

1 工程概況

某大橋全長1 849 m，跨徑為“4×40 m預(yù)制T梁+1 080 m單跨鋼桁梁懸索橋+8×40 m鋼混組合梁+3×40 m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁”的雙塔雙索面懸索橋。其主塔的塔柱為H型，塔高172.1 m，塔體由塔座、下塔柱、下部橫梁、中柱、上部柱以及橫梁等組成。該橋梁施工過程中，因主塔修建難度高，施工時(shí)主要選用液壓爬模工藝。

2 施工環(huán)境及地質(zhì)條件

2.1 橋位環(huán)境

主橋工程范圍內(nèi)，以河流及兩岸河堤路為主線展開施工，由于橋墩、輔助墩、過渡墩均設(shè)在半山上，施工作業(yè)面狹窄，且周邊有多處居民住所和農(nóng)作物，施工條件復(fù)雜，加大了施工難度[2]。

2.2 地質(zhì)條件

通過主墩樁基礎(chǔ)的鉆孔勘探資料，橋址區(qū)覆蓋層由第四系殘坡積（Qel+dl）含礫粉質(zhì)黏土、碎石土組成；下伏基巖為二疊系梁山組（P1l）泥巖、粉砂巖等碎屑巖和石炭系馬平群（C3mp）灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r。

3 主要施工方案的確定

3.1 方案比選思路

不同的工程建設(shè)方案會對工程質(zhì)量產(chǎn)生不同影響，具體選擇參考工程項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益，其中技術(shù)指標(biāo)包括方案的可靠性、安全性和地質(zhì)條件等，其主要取決于建筑物的構(gòu)造特點(diǎn)和施工條件[3]。

3.2 施工技術(shù)方案比選

從以往的施工實(shí)踐分析，目前塔柱可采取的施工方式為液壓爬模施工、后移式懸臂模板施工。下部橫梁施工中，施工方案以鋼管組合支架施工和盤扣式滿堂支架施工為主。現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)有施工環(huán)境，最終制定了以下建設(shè)方案：

（1）塔柱施工方案：液壓爬模技術(shù)。采用液壓驅(qū)動方式，通過氣缸提模、提桿雙動作，使得架體和導(dǎo)軌之間能夠相互攀爬，不需其他吊裝工具。該施工方法整體性強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)小，能有效提高綜合效益。

（2）上、下橫梁施工方案：鋼管貝雷片組合支架。通過增大基礎(chǔ)面積和施打管樁，利用大直徑鋼管的接長，并利用橫向連接剪刀撐，提高抗壓能力，同時(shí)還布置了主梁、分配梁和貝雷片等結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了支撐系統(tǒng)。該施工方案具有整體穩(wěn)定性好、吊裝作業(yè)少、施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，但其主要缺陷是焊接質(zhì)量要求高、工序復(fù)雜、受力計(jì)算精確度要求高等，可用于上、下橫梁的構(gòu)造施工[4]。

4 施工技術(shù)要點(diǎn)

4.1 塔柱施工

4.1.1 方案確定

由于主塔高172.1 m，在高空作業(yè)中存在較大的安全隱患，因此按技術(shù)需要，選用了更加高級的液壓爬模和卓良模板工藝，既降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，又保證了塔身的外形品質(zhì)，節(jié)省了大量吊裝機(jī)械的租用成本。

4.1.2 塔柱施工方法

液壓爬模爬升施工流程如圖1。

圖1 液壓爬模爬升施工流程

預(yù)埋件安裝：用安裝螺栓將爬錐與模板連接，在爬錐孔涂上黃油后，旋緊高強(qiáng)度螺桿，確?；炷敛粫魅肱厘F螺紋，埋件板與高強(qiáng)度螺栓的另一端旋緊。錐面朝向模板，與爬錐方向相反。

導(dǎo)軌提升：將上下兩個(gè)換向箱的換向設(shè)備同步調(diào)節(jié)，使換向器的上端抵靠導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌上升，導(dǎo)軌到位后再進(jìn)行緊固。

架體爬升：升降式液壓控制臺由專門人員進(jìn)行，每個(gè)榀架都應(yīng)有安裝人員負(fù)責(zé)監(jiān)控，如有異動，可通過液壓閥調(diào)節(jié)。

在導(dǎo)軌上升后，應(yīng)拆掉下部的附墻設(shè)備，以便于周轉(zhuǎn)利用。

4.2 下橫梁施工

4.2.1 方案確定

下橫梁支架選擇為貝雷梁－型鋼－托架－鋼管柱組合，下部主要承重構(gòu)件為鋼管柱及托架結(jié)構(gòu)，上部承重橫梁采用雙拼I56工字鋼組合，縱梁采用上下加強(qiáng)貝雷梁，分配梁采用I20工字鋼，分配梁上鋪20 cm×5 cm方木。

該貝雷片復(fù)合支架能夠充分利用現(xiàn)有施工條件，確保實(shí)用性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，可有效提升主墩承重的可靠性，滿足工程需要。

4.2.2 支架構(gòu)造設(shè)計(jì)

下橫梁支架頂部設(shè)I20a工鋼分配梁按50 cm間距布置，以支撐橫梁底模；分配梁下設(shè)貝雷梁，順橋向共設(shè)16片，間距為（3×45+92.5+3×45+90+3×45+92.5+3×45）cm，橫橋向共設(shè)10片，支點(diǎn)最大間距1 041 cm。貝雷片采用上下加強(qiáng)，并在腹板下方各支點(diǎn)處采用2[10槽鋼加強(qiáng)；貝雷片下設(shè)雙拼I56a工鋼承重橫梁將荷載分配給托架與鋼管柱，托架采用雙拼I40a槽鋼制作，橫梁單端設(shè)3支托架，布置間距為2×340 cm；立柱順橋向設(shè)3排，間距2×340 cm，橫橋向設(shè)兩列，間距1 041 cm；立柱共 6 根，采用Φ1 000 mm×12 mm鋼管制作，底部采用栓接+焊接方式與預(yù)埋件連接。鋼管立柱橫向以φ325 mm×8 mm鋼管作為橫聯(lián)、縱向以I20a型鋼作為橫聯(lián)增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。使用300 t砂桶作為下橫梁支架的卸架裝置，砂桶布置在托架及鋼管柱頂部。

立撐鋼管柱既要承擔(dān)荷載和彎矩作用，又要考慮其穩(wěn)定度，所以必須按彎壓構(gòu)件的穩(wěn)定度來加以計(jì)算（計(jì)算如果如表1）。

表1 計(jì)算結(jié)果

鋼管立柱整體穩(wěn)定性驗(yàn)算：

下橫梁支架鋼管立柱外徑1 000 mm，內(nèi)徑976 mm，壁厚12 mm，材質(zhì)為Q235鋼，外徑與壁厚之比：

D/t=1 000/12=83.3＜902kε=90×(235/fy)2=90

鋼管柱板件寬厚比滿足S3級要求：

鋼管立柱橫向每12 m設(shè)置一道橫聯(lián)，計(jì)算長度lx=12 m；縱向每6 m設(shè)置一道橫聯(lián)，計(jì)算長度ly=6 m；立柱視為一端鉸接，一端固接，故計(jì)算長度系數(shù)取建議值μ=0.8。

鋼管立柱其余參數(shù)如下：

Φ1000鋼管（壁厚12 mm）截面面積：

Φ1000鋼管（壁厚12 mm）回轉(zhuǎn)半徑為：

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，截面為雙軸對稱的構(gòu)件，其長細(xì)比按式下式計(jì)算：

則該設(shè)計(jì)鋼管立柱長細(xì)比為：

λx=μlx/ix=0.8×12 000/349.34=27.48

λy=μly/iy=0.8×6 000/349.34=13.74

因λx＞λy，且在鋼管柱X向存在偏心壓力荷載，鋼管柱沿繞Y軸失穩(wěn)的可能性最大，故該計(jì)算選取鋼管柱繞Y軸的屈曲進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5007—2017），彎矩作用在主平面內(nèi)的壓彎構(gòu)件，其穩(wěn)定性按下式進(jìn)行計(jì)算；

式中，N'Ex=π2EA/(1.1λ2)；E=2.0×105MPa；f——鋼 材抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，f=215 MPa；N——所計(jì)算范圍內(nèi)軸心壓力設(shè)計(jì)值（N）；φ——彎矩作用平面內(nèi)的軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)；M——計(jì)算構(gòu)件范圍內(nèi)的最大彎矩；W——構(gòu)件的截面模量；β——等效彎矩系數(shù)，該計(jì)算取1.0；γ——截面塑性發(fā)展系數(shù)，該鋼管柱滿足S3級要求，取γ=1.15。

該鋼管柱為a類截面，對于X向，查得軸心受壓構(gòu)架穩(wěn)定性系數(shù)φ=0.967。

根據(jù)Midas Civil計(jì)算結(jié)果可知，標(biāo)準(zhǔn)組合狀態(tài)下，鋼管柱所受最大軸心壓力為：

該支架砂桶與鋼管柱中心間距為79.5 cm，則偏心壓力對鋼管柱所產(chǎn)生的最大彎矩為：

計(jì)算可得：

則有：

故鋼管柱穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

4.3 上橫梁施工

4.3.1 方案確定思路

上橫梁長22.724～22.104 m，寬7.3 m，高9～6.5 m，梁頂標(biāo)高1 185.825。上橫梁頂板水平，底板設(shè)計(jì)為半徑22 m的圓弧結(jié)構(gòu)，頂?shù)装寮案拱搴穸染鶠?00 cm。在上橫梁跨中位置設(shè)置一道橫隔板，板厚80 cm。因此選用“鋼架+貝雷梁+型鋼+托架”組合。

4.3.2 支架構(gòu)造

由于上橫梁底板為半徑22 m的圓弧，為保證梁底線形順暢，使用L70×5等邊角鋼焊制定型鋼架作為上橫梁底膜支撐結(jié)構(gòu)。鋼架頂部以1 m長度作為弦長，采用以直代曲方式實(shí)現(xiàn)橫梁底部線形調(diào)和，實(shí)際線形與理論線形最大弧高0.6 mm。支架主縱梁采用上下加強(qiáng)型貝雷梁，并在腹板下方各支點(diǎn)處設(shè)2[10槽鋼加強(qiáng)；貝雷梁順橋向設(shè)11片，間距（2×45+6×90+2×45）cm；橫橋向設(shè)7片，支點(diǎn)最大間距12 m。主橫梁為雙拼I56a型鋼。設(shè)托架于兩側(cè)塔柱上，每側(cè)設(shè)6榀托架，布置間距為（67.5+3×180+67.5）cm，托架主梁及托架斜撐均為2I40a工字鋼組合截面，每個(gè)托架設(shè)置兩根2[20a箱型加強(qiáng)腹桿，托架與托架間使用[10槽鋼作為橫聯(lián)。上橫梁托架預(yù)埋件與下橫梁托架預(yù)埋件一致。

5 組合支架關(guān)鍵施工技術(shù)

5.1 施工前準(zhǔn)備

在預(yù)埋件安裝時(shí)，要先確定預(yù)埋件的安裝位置，再保證預(yù)埋件的垂直、橫向和標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)的高度，保證上下軸一致。

5.2 搭設(shè)上下梯步

在垂直方向上焊上、下簡易爬梯，使用φ25鋼筋在對接口處進(jìn)行焊接，并設(shè)置護(hù)欄防護(hù)網(wǎng)。

5.3 上橫梁斜撐下料

根據(jù)設(shè)計(jì)斜撐的長度和角度，在保持頂部主梁水平的前提下焊接橫向的腹桿和頂部對稱的鋼管，在斜撐兩端安裝支撐的補(bǔ)強(qiáng)筋板，提升應(yīng)力集中抗壓水平。

5.4 吊裝立柱

采用分離吊裝方式，使一臺塔吊同時(shí)進(jìn)行吊裝，將其固定在承臺的預(yù)埋件上，然后進(jìn)行焊接。直立柱采用先下料，后單梁吊裝的方式進(jìn)行施工[5]。

5.5 安裝雙拼I56a

在安裝之前，應(yīng)先對立柱的頂部進(jìn)行處理（焊接內(nèi)十字形鋼板，在平整后再加蓋板）。將工字鋼置于蓋板上，其蓋板由2 cm厚的1 m×1 m鋼板與鋼管端部焊接，并在周圍加上4個(gè)1 cm厚的三角勁板，保持水平，以確保主梁橫向受力均衡。在工字鋼兩端和中部各增加1 cm的厚板，提高主梁的抗彎能力，再將其整體吊裝到鋼管端板的位置，用限位鋼板進(jìn)行焊接。

5.6 吊裝貝雷架

貝雷架采用分節(jié)式整體吊裝，并與鄰近的貝雷片橫向花窗或[10槽鋼相連。

5.7 支架預(yù)壓

其下橫梁支架采取使用鋼絞線反拉加載的方式進(jìn)行分級預(yù)壓。上橫梁支架采用堆載鋼筋原材或鋼絞線的加載方式進(jìn)行預(yù)壓。下橫梁支架預(yù)壓在分配梁安裝完成后進(jìn)行，上橫梁支架預(yù)壓在底模鋪裝完成后進(jìn)行。經(jīng)檢驗(yàn)，其最大彈性變形值與無彈性變形值均滿足模板的計(jì)算結(jié)果和技術(shù)規(guī)范的要求。

6 結(jié)論

綜上所述，該橋梁項(xiàng)目主塔施工環(huán)節(jié)，針對現(xiàn)有施工環(huán)境條件的優(yōu)缺點(diǎn)，對施工方案進(jìn)行了優(yōu)選，并突破傳統(tǒng)方案，創(chuàng)新了施工工藝，克服了懸索橋小斜度主塔施工外觀質(zhì)量不容易控制、下橫梁施工中大凈間距分離支座施工支架搭設(shè)不易操作、深埋錨預(yù)應(yīng)力施工難度大等施工技術(shù)難點(diǎn)，從而降低了施工費(fèi)用，提升了綜合效益。