拱式連續梁橋V形墩施工技術

吳婷婷,孫 勇,張振偉

（1.天津市濱海市政建設發展有限公司；2.東北林業大學土木工程學院）

1 工程概況

大黑河島蝶形拱式連續梁橋位于黑龍江省黑河市,連接主城區和大黑河島,在老橋兩側進行加寬新建車行橋。主橋為蝶形拱式連續梁橋,其中主橋跨徑為（50.21+53.02+53.02）m,一個主橋中墩立面呈V字形布置,與拱肋曲線相結合。其他主橋橋墩及引橋橋墩橫向均呈V字形布置,橫向外側面為曲線造型,內側面為直線。

2 V形墩橋梁的主要特點

（1）V形墩與豎直墩相比,由于V形墩的斜腿減小了主梁的跨度,縮短了計算跨徑,使梁的最大正負彎矩峰值明顯降低,從而使梁的建筑高度顯著減小,節省了上部工程材料用量。

（2）由于主梁的建筑高度減少,從而降低了橋面標高,使得縱坡平緩,對于城市橋梁來說,便于行人和非機動車輛通行。

（3）從橋型的外觀上看,V形墩橋梁上部結構新穎,輕巧,線條流暢,橋型較美觀。

（4）V形墩橋梁的施工關鍵在于V形墩斜腿,其施工一般要比豎直墩復雜,V形墩斜腿可以整體現澆,也可以整體預制、整片起吊安裝,其關鍵在于控制V形墩斜腿在施工過程中的疊加內力。

3 V形墩施工中的技術難點

（1）V形墩的兩個斜腿在混凝土施工過程中,沒有與頂梁形成倒三角形之前,如何保證其混凝土結構抵抗及承受的自身水平力,并確保混凝土澆筑過程中斜腿內側在施工荷載作用下混凝土不開裂。

（2）V形墩斜腿為變高度變寬度的實體矩形截面,如何保證其傾斜角度和截面尺寸以及預應力管道精確定位。

（3）選用何種支撐體系,以保證經濟、合理、安全進行施工。

（4）頂梁混凝土澆筑采用何種施工方法。

4 大黑河島車行橋V形墩結構有以下三大特點

（1）V形墩斜腿夾角為115.6°,在已建、在建工程項目中較為少見。

（2）雙向V墩,即無論從橋梁縱向還是橫向投影,都呈現 V形結構,橫橋向斜腿夾角為27.6°。

（3）上部結構有一個外傾8°的蝶形拱,在其作用下,V形墩應力分布在橫縱橋向皆不均勻,受力復雜程度較高。

大黑河島車行橋V形墩這三大特點,使得斜腿在整個施工過程當中受力十分復雜,不確定因素也比較多,每道工序和施工措施都影響著結構安全,給施工帶來很大的困難。因此,采用何種施工方案至關重要。

5 大黑河島車行橋V形墩斜腿施工方法

主橋上部結構均為三跨預應力連續箱梁,其中斜腿與箱梁形成剛性結構,受力較復雜。根據斜腿施工的季節,避開了豐水期,且在上游筑有攔水壩,現場施工條件比較好,因此確定采用滿堂紅碗扣式鋼腳手,斜腿頂部用貝雷梁跨越。

（1）施工工藝流程。

平整夯實地基→搭設支架及施工平臺→安裝底座鋼筋→安裝底座模板及V墩斜腿外側模板→安裝骨架主筋→安裝斜腿內側模板→混凝土澆筑。

（2）斜腿墩柱施工順序。

斜腿墩柱施工自V墩起分二個部分進行。第一部分為斜腿混凝土施工,混凝土分二次澆筑。根據計算,V腿中根部和頂部受力最不利,故斜腿分段澆筑時,原則上應避開受力最不利截面,第一次澆筑斜腿墩直線段,回填到與斜腿外兩端其他部位支架底高程一致。第二次澆筑斜腿墩曲線段；第二部分為斜腿頂梁混凝土施工,對于主梁部分,根據混凝土的澆筑量及減少對斜腿的影響,將主梁為二步澆筑。第一步澆筑墩箱梁底板。第二步澆筑墩箱梁頂板。如圖1所示。

圖1 V形墩施工順序

（3）V墩支架搭設方案。

為減少斜腿中施工附加應力的產生,采用滿堂腳手架,在斜腿下部和外部分別架設鋼管支柱,分配梁架設主梁模板（見圖2）。立桿間距0.6m（翼緣板位置可0.9m）,橫桿步距1.2m。大龍骨木方10×10 cm,小龍骨木方6×8 cm,間距15 cm。上鋪1.2 cm以上厚模板。

（4）混凝土澆筑施工。

混凝土澆筑和振搗從下而上進行,在墩座以上的斜腿部分對稱分層同時澆筑混凝土。混凝土入模后及時振搗,避免欠振、過振、漏振。混凝土澆筑連續進行不設施工縫。V形墩身混凝土強度達到設計強度后,保留斜肢模板和支架,進行V墩頂梁混凝土施工,待V墩頂梁混凝土強度達到設計強度,方可進行模板和支架拆卸。

圖2 斜腿部位支架搭設示意圖

6 施工監測

（1）在V形墩澆筑過程中,為了避免斜腿產生附加應力,采用滿堂腳手架支撐模板,使斜腿處于無應力狀態澆筑完成。

（2）斜腿施工過程中,以應力監控為主,在主要截面處埋設混凝土應變儀,進行應力監控,同時還要對斜腿的變形進行監控,以防異常情況發生。結果表明,監控部位受力比較穩定,沒有出現過大的應力變化。

（3）為防止施工過程中其根部內側混凝土開裂,澆筑混凝土時用水準儀采集數據,對其豎向變位進行跟蹤量測。

（4）觀測鋼腳手架縱橫向穩定和變位。

7 結束語

大黑河島車行橋V形墩斜腿的施工完成后,經認真檢查,在整個V形墩斜腿未出現裂紋等質量問題,成型V墩外觀線形取得了較好的效果,施工質量符合設計要求。由于采用滿堂紅碗扣式鋼腳手施工方法,有效地解決了由于下部構造采用V形墩結構對施工構成的難題,達到了設計的預期目的。經過連續周密的觀測及有關部門的監控,大黑河島車行橋在施工過程中老橋正常通車沒有受到任何影響。經濟效益、社會效益顯著。并有如下體會。

（1）對V形墩的施工,特別是當V形墩斜腿夾角比較大時,應根據V形墩的受力特點和施工單位的實力,科學分析,選擇經濟、適用的方案。

（2）混凝土澆筑時兩斜腿必須對稱施工。根據該橋施工觀測成果,混凝土澆筑時兩斜腿混凝土面高差不宜大于10 cm。

（3）斜腿混凝土分段澆筑時,一定要避開受力最不利截面。

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