貝雷梁支架體系在混凝土系桿拱橋施工中的應用

嚴朝鋒

(中鐵二十局集團 第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

1 施工方案

泰東河大橋位于江蘇省廣山鎮，為下承式預應力混凝土剛性系桿拱橋，跨越通航的三級航道，設計通航標準為70 m×7 m，最高通航水位2.87 m。橋梁全長536.88 m，主跨長82.4 m，主跨計算跨徑 L=80.3 m。拱軸線為二次拋物線，矢跨比為1/5，矢高為16.06 m。拱肋采用等截面“I”字型截面，拱肋高1.4 m，寬1.2 m。系桿采用等截面箱梁，橋面單向2%橫坡通過橫梁高度的變化調整。拱肋、風撐、橋面板為鋼筋混凝土結構;橫梁、系梁為預應力混凝土結構。

這種橋梁的建設一般采用滿堂支架施工方法，該方法技術上比較成熟，操作比較簡便，但在較長時間內妨礙航道的通行，對于交通量較大的航道不宜采用此方法。近年來無支架施工工藝在大交通量航道的系桿拱橋建設中得到了嘗試應用，該工藝對航道的通航能力影響較小，但造價較高。在施工中經過方案比選和經濟比對，采用的施工方案為:利用鋼管樁基礎和臨時支墩組成支撐體系，其上搭設上下6排加強型貝雷片構成支架體系施工平臺，保證支架下通航航道。在支架上利用兩臺100 t浮吊拼裝系桿和拱肋。

2 施工工藝

2.1 支架體系布置

支架體系的支承結構采用臨時支墩，全橋共設六處臨時支墩，編號按照路線前進方向依次為臨1#→臨6#，見圖 1。

1)臨1#和臨6#基礎利用主墩承臺，臨5#在駁岸上，基礎采用鋼筋混凝土擴大基礎，臨2#、臨3#、臨4#墩均在水中，采用鋼管樁基礎。φ600 mm×8 mm鋼管樁的有效入土深度不小于12 m。

圖1 臨時支墩的立面布置(尺寸單位:cm，高程:m)

2)臨 1#、臨 5#和臨 6#支墩采用 φ600 mm × 12 mm的鋼護筒，臨2#、臨3#、臨4#支墩均采用貝雷梁，共需三層，以滿足通航凈空要求。為了保證鋼管樁受力均勻，先用4根30#工字鋼組合制作的分配梁安裝于鋼管樁的頂部，其上再設置縱向貝雷梁。

3)按6個臨時支墩的布置，支架體系縱梁的跨度組合為(5.70+21.35+24.69+18.96+5.38)m。

臨時支架水中共設三跨，北側邊跨和中跨臨時支墩外側設置導航樁和防撞樁。橫橋向邊支墩每片系桿下設6排上下加強貝雷片，中間支墩每片系桿下設6排上下加強貝雷片，全橋共4×6排，中間用橫向拉桿、支撐架聯結。貝雷縱梁底高程為8.487 m，貝雷梁頂面離系桿底面的距離為60 cm左右。

為了盡量避免在施工過程中由于彈性變形和非彈性變形引起的高程誤差，在施工過程中必須設置預拱度。在兩邊兩個濕接頭設置2 cm，中間兩個濕接頭設置7 cm的預拱度。

4)拼裝拱肋用貝雷支架的布置范圍在拱肋正投影范圍內，長度46.5 m，故跨徑布置為(18+15+18)m，見圖2。為了兼顧風撐的安裝，采用4片貝雷梁，寬度布置為(90+90+90)cm。在支架頂面用型鋼和方木制作適合于拱肋弧線的支墊，以保證拱肋安裝就位時，支承面接觸平順。為了增強貝雷支架承受水平力的能力，需在各上、下貝雷片接觸部位設置縱向、橫向或斜支撐。

為了確保支架在整個施工過程中的安全性，搭設時局部需再增加加強支撐架(在6#和10#中橫梁上設置纜風和支撐架)，確保支架整體的剛度和穩定性。

圖2 拱肋支架布設

2.2 沉降觀測

施工期間在鋼管樁基礎上設觀測點，系桿支點及拱肋支點處設沉降觀測點，隨時用水準儀監測支架沉降情況。經監測，施工中最大累計沉降量為24 mm，滿足施工要求。

2.3 系桿安裝

采用兩臺100 t浮吊安裝構件，施工中嚴格按照設計要求和規定的施工順序進行安裝，主要步驟如下:

1)安裝系桿 在支架上現澆上游側拱片端塊件，利用浮吊安裝系桿預制塊。系桿支點采用15 cm×15 cm的方木組成的木垛。為保證木垛的整體穩定性，采用φ20 mm的圓鋼、10#槽鋼相結合的辦法組成箍圈將木垛箍緊。安裝前，應在木垛上確定構件平面位置線和底面高程，以保證安裝塊件的位置準確。當各個塊件就位后，用油頂精確調整高程，同時檢查順直度和垂直度。如果平面位置發生誤差或誤差超過檢驗標準的規定時，可采用浮吊進行調整，不得采用水平牽引的方法調整，以防造成支架橫向變形或傾覆。由于系桿吊裝工作量大，無法在短時間內完成，因此每就位好一根系桿后立即將其濕接頭處鋼筋與其相鄰系桿鋼筋做部分焊接，以防止系桿傾覆。當各個系桿構件位置調整至符合要求后進行鋼筋焊接，穿入預應力束后，進行系桿濕接頭的混凝土澆筑施工。系桿分段見圖3。

圖3 系桿分段(單位:m)

2)安裝 2#、6#、10#、14#中橫梁，張拉上述中橫梁和端橫梁第一批鋼束 待系桿濕接頭強度達到設計強度的 90%(≥45 MPa)以上后安裝 2#、6#、10#、14#中橫梁。橫梁安裝擱置的支點設在系桿內側的貝雷縱梁頂面，用方木配木楔支墊，以便于拆卸。吊裝順序為2#→6#→10#→14#，安裝就位后，采用與系桿相同的方法進行精確調整。符合要求后澆筑濕接頭，每根橫梁的濕接頭應同時對稱澆筑。施工時，采用2套模板，2#、14#中橫梁的濕接頭同時澆筑，拆模后澆筑靠近跨中的6#、10#中橫梁的濕接頭。待濕接頭達到設計規定的張拉強度后，張拉上述中橫梁和端橫梁第一批鋼束，鋼束錨下張拉控制應力為0.75 fPK。

3)對稱張拉系桿第一批 N5、N6、N7、N8預應力鋼束 張拉時混凝土強度應在設計強度的90%以上，鋼束錨下張拉控制應力為0.72 fPK。采用4臺千斤頂兩端左右對稱同步張拉。

2.4 拱肋、吊桿安裝

1)在臨時貝雷支架上搭設拱肋支架，安裝拱肋中段，合龍拱肋，并安裝風撐 由于拱肋支架較高，為增加其整體穩定性，層與層之間連接除用 φ16 mm的“U”型卡外，還采用φ20 mm的圓鋼做拉桿上下方向連接。在支墩縱向兩側各設置2道鋼絲繩來做纜風繩，纜風繩與貝雷支架間用手拉葫蘆拉緊。拱肋支點的下半部分同系桿一樣采用15 cm×15 cm的方木組成木垛，上半部分采用事先用型鋼做好的三角架。

構件固定后，可進行拱肋濕接頭的澆筑，待拱肋濕接頭混凝土強度達到設計強度的90%(≥45 MPa)以上后安裝風撐。風撐采用100 t浮吊按先跨端后跨中的順序安裝，風撐安裝擱置點在拱肋支架上。

2)安裝吊桿 風撐吊裝就位后，應盡快進行濕接頭的澆筑，以保證主橋總體框架的穩定。在風撐濕接頭強度達到設計強度的90%以上后，即可拆除部分拱肋支架，采用浮吊進行吊桿的安裝。吊桿安裝和預應力施加必須嚴格按設計規定的順序進行，以保證拱肋受力合理。

3)張拉吊桿鋼束 吊桿編號自左向右依次為1#～ 15#，吊桿張拉順序 8#→4#、12#→6#、10#→2#、14#→7#、9#→5#、11#→3#、13#→1#、15#。吊桿預應力采用一端張拉，張拉端位于拱肋處。吊桿共分二次張拉，第一次張拉在吊桿安裝完成后進行;第二次張拉在系桿第一批預應力束 N5、N6、N7、N8張拉后進行，張拉至錨下控制應力的100%。

2.5 后續施工

1)對稱張拉系桿第二批 N1、N4、N9、N12預應力鋼束，錨下張拉控制應力為0.72 fPK。系桿采用兩端對稱張拉。

2)拆除臨時支架。

3)安裝行車道板，現澆中橫梁二期混凝土。

4)對稱張拉系桿第三批 N2、N3、N10、N11預應力鋼束，鋼束錨下張拉控制應力為0.72 fPK。

5)現澆橋面10 cm厚整體化混凝土。

6)澆注橋面鋪裝、安裝防撞護欄。

3 結語

采用貝雷梁支架體系施工剛性混凝土系桿拱橋，結構合理，技術先進，經濟實用，施工速度快。對航道的通航能力影響較小，未對過往船只及兩岸居民的生活造成不便，未影響當地水上經濟的發展。應用該方法，實際產生直接經濟效益為:少投入的支架(鋼管樁)費用約31.4萬元;節省工時費約4.5萬元;節省海事部門斷航維護費用20萬元;累計降低成本55.9萬元。

［1］楊仲杰，胡永，丁靖，等.超寬橋面主橋邊跨現澆段支架設計與施工［J］.鐵道建筑，2007(5):4-6.

［2］陳琳.下承式鋼管混凝土系桿拱橋支架施工技術［J］.鐵道建筑，2007(1):26-28.

［3］毛瑞祥.公路橋涵設計手冊［M］.北京:人民交通出版社，2004.

［4］李廉錕.結構力學(第三版)［M］.北京:高等教育出版社，1996.

［5］中華人民共和國交通部.JTJ014-2000 公路橋涵施工技術規范［S］.北京:人民交通出版社，2000.