合福鐵路銅陵長江大橋公路混凝土連續箱梁施工概述

【摘 要】 文章簡要介紹了合福鐵路銅陵長江大橋高空公路混凝土連續梁管樁貝雷梁支架的方案設計與施工工藝，對同類型的施工具有參考意義。

【關鍵詞】 公路梁 鋼管支架 貝雷梁 靜載試驗

1 工程概況

合福鐵路銅陵長江大橋北岸公鐵合建段公路混凝土連續梁設計范圍為GK129+284.604～GK129+744.948、GK129+920.948～GK130+051.748，設計長度為591.144m（兩聯4×32.7m、兩聯5×32.7m連續梁），橋梁中心線位于曲線上。橋面全寬33.5m，分上、下游兩幅布置，單幅橋面寬16.5m，翼展寬4m，兩幅凈間距0.5m。

2 公路梁施工總體布置

2.1 施工特點

公路混凝土連續梁采用鋼管樁加貝雷梁的結構形式施工。施工難點和特點是支架高，支架總高達50m；跨度大，32.7m梁僅用一跨支架，凈跨29m；主梁設置在曲線半徑為1500m的圓曲線上，橫坡最大3%，橋梁整體施工復雜。

2.2 支架結構布置

支架具體結構布置如圖1所示：雙層加強型貝雷梁橫向在箱梁腹板位置三排一組布置，其余位置為雙排一組布置，組與組之間采用型鋼聯結系連接。貝雷梁頂部鋪設型鋼分配梁，分配梁上布置底模平臺。側模及其桁架設置為縱向可滑移式單元結構，以方便縱向拆卸和倒用，各單元之間采用螺栓連接，側模可適應箱梁截面的尺寸變化進行微調。鋼管立柱支承在鐵路墩帽以及鐵路簡支梁上，立柱之間采用鋼管聯結系連接，以方便拆裝倒用，立柱豎向采用法蘭連接。

2.3 支架安裝和拆卸

鋼管立柱采用φ1000×10mm型，為方便鋼管柱加工、拼裝及倒用，將鋼管柱分節并采用法蘭連接。分節后φ1000×10mm型鋼管柱單節最大重量約3.4t，鋼管立柱采用160t履帶吊機站位于地面進行吊裝，鋼管立柱支承于公路墩承臺上，鋼管立柱具體安裝要求如下：

① 檢查基礎預埋件數量、平面位置、標高等是否與設計相符，根據現場實測數據調整鋼管立柱高度和連接系尺寸。

② 鋼管柱連接系拼裝前需檢查其加工質量，檢驗合格后方可投入使用。鋼管柱分節加工采用法蘭連接，須先在地面進行預拼，確保兩節鋼管軸線重合。

③ 鋼管立柱與基礎預埋件安裝對位誤差不得大于10mm，以縱橫兩個方向校正柱身垂直度，柱身傾斜度≤l/500且不大于20mm。

④ 連接系安裝隨立柱的安裝分層進行，確保鋼管安裝立柱整體穩定性。柱間連接系在地面拼裝成整體后吊裝。

⑤ 柱間連接系應安裝在鋼管中心線上，偏差不大于10mm。

2.4 支架上部結構安裝

支架上部結構主要由落架設備、橫向分配梁、縱梁、底模、外側模等組成。

2.4.1 落架設備（砂筒）安裝

① 砂筒安裝時要保證位置與立柱的軸心相對。

② 砂筒中采用經篩選后的干燥細砂，以便筒塞卸落。

③ 砂筒使用前利用型鋼反力架及千斤頂進行預壓，預壓力250t。預壓后采用鋼筋將筒塞與筒體臨時焊接鎖定，同時用3#黃油將筒塞與筒體間隙密封，防止水進入砂筒內造成砂子固結，不易清除而影響支架拆除。

2.4.2 橫梁、縱梁安裝

支架橫梁置于砂筒頂部，采用2HW488及2HN800型鋼。橫梁頂布置縱橋向雙層貝雷梁，每聯混凝土箱梁施工時均只吊裝左幅貝雷梁，左幅箱梁施工完畢后將貝雷梁連同底模平臺拖拉滑移至右幅。橫梁、縱梁安裝須滿足以下要求：

① 橫梁安裝前需對砂筒平面位置及標高進行復測檢查，發現問題及時調整。

② 確保橫梁與砂筒頂面均緊密貼合，支架橫梁中心線須對準砂筒中心，將間隙抄墊密實后采用焊接固定，防止受荷過程中產生位移、滑動等現象。

③ 貝雷梁布置支撐點位于貝雷桁片豎桿上，貝雷梁與樁頂分配梁之間利用限位裝置（角鋼焊接而成）將貝雷桁片鎖定。

3 支架結構計算

使用結構計算軟件建立支架整體計算模型對支架結構進行計算，貝雷梁采用梁單元模擬，銷孔連接處釋放約束為鉸接；分配梁與貝雷梁、鋼管立柱之間的連接均采用彈性連接模擬（圖2）。計算參數考慮有：箱梁鋼筋混凝土自重、模板及支架自重、施工人員及機具、材料堆放荷載、傾倒混凝土時產生的沖擊荷載、振搗混凝土時產生的荷載、風荷載、材料力學性能等。Q235B鋼材容許彎曲應力140MPa，剪應力80MPa，臨時結構可考慮提高1.2倍。

3.1 貝雷梁計算

貝雷梁桁架容許彎曲應力取273MPa。

根據模型計算結果，貝雷梁桿件的最大應力251MPa，貝雷梁桿件的容許應力取273MPa，強度滿足要求。

貝雷梁的位移計算包含彈性及非彈性變形兩個部分。

彈性變形根據模型計算結果

非彈性變形暫根據經驗公式計算

則貝雷梁主梁的撓度值為：

位移值偏大，箱梁施工時需采取措施，現場應根據靜載實驗結果在底模上設置預拱度抵消主梁撓度過大的影響。

3.2 分配梁計算

由于分配梁在不同橋垮的受力布置不同，根據受力情況分別予以計算知，分配梁允許組合應力值為154MPa，分配梁最大組合應力為172MPa，出現在懸臂端根部，由于是臨時結構，可考慮允許應力提高1.2倍，即允許應力取值為185MPa，滿足要求。懸臂端允許最大位移為，滿足要求。

3.3 鋼管樁計算

由計算結果可得，鋼管立柱的最大應力為80MPa，小于允許應力值140MPa，立柱強度滿足要求，φ1000立柱底部的最大反力值為2426kN，滿足承載力要求。

4 支架靜載試驗

4.1 試驗的目的

① 驗證支架的承載能力及結構受力安全性。

② 消除非彈性變形、實測支架施工荷載引起的彈性變形，為理論計算提供實驗數據支持。

4.2 試驗內容及數據分析

選取N21#-20#墩跨支架做靜載試驗，待貝雷梁限位件及相鄰貝雷梁間連接系安裝完成后，安裝橫向分配梁，然后根據支架施工中實際所承受的受荷載來布置鋼材進行預壓。加載位置及荷載分布與梁體施工時的實際加載狀況相一致，均勻對稱分級進行，按總荷載的60%、100%、125%分三級加載。梁體混凝土按2.6t/m3計，預壓重量計算如下：

腹板位置：P1=2.1×2.6×125%=6.825t/m2（寬度以0.75m計）；

箱室位置：P2=（0.25+0.25）×2.6×125%=1.625t/m2；

翼緣位置：P3=（0.55+0.18）/2×2.6×125%=1.186t/m2。

支架預壓流程：設置沉降觀測點→分級加載預壓→進行沉降觀測→支架沉降穩定→分級卸載→預壓成果分析→調整支架及模板標高。

① 觀測點布置

貝雷梁主梁按設計圖紙拼裝完畢，測量人員布置好各部位的觀測點，并用油漆做上醒目標記。觀測斷面布置在每跨主梁的L/2、L/4及端部，每個斷面五個觀測點。

② 加載預壓程序

預壓加載模擬梁體混凝土澆筑過程，按0→60%→100%→125%荷載進行加載試驗。加載按照從中間向兩邊對稱加載，按照預壓段橫截面各部位荷載分布的比例進行布置。每級加載完成后靜置15min測量預壓觀測點的變化值。第三級加載后經靜停30min開始分級卸載，并逐級觀測彈性變形值。

③ 卸載

卸載分三級進行，即125%→100%→60%→0荷載。卸載時，要測量記錄支架的彈性恢復情況，所有測量記錄資料均需及時整理分析，現場發現異常情況及時上報。

④ 觀測方法及數據整理分析

專職測量人員使用專用表格對每次測量數據進行詳細記錄，根據現場采集的數據進行計算、分析、整理、修正，得出變形量。觀測設備采用高精度水平儀和毫米刻度尺。嚴格執行測量范圍，保證測量的精度要求。

荷載影響變形計算：

總變形量=加載前的初始數據—滿載穩定后的最終數據

非彈性變形量=加載前的初始讀數—空載穩定后的最終讀數

彈性變形量=總變形量—非彈性變形量

4.3 試驗結果及預拱度設置

經過試驗確定，支架的承載能力及結構受力安全性滿足要求。預壓跨消除非彈性變形并實測支架施工荷載引起的彈性變形，分析結果如表1：

根據預壓結果整理單跨式雙層貝雷梁支架預拱度設置如下（預壓跨不計非彈性變形）：

其他未預壓單跨式雙層貝雷梁預拱度設置需要計算非彈性變形。

5 結語

混凝土澆筑完成（張拉壓漿結束）后測量成果表明，梁體結構實現了設計意圖，梁體撓度嚴格控制在設計要求范圍以內。銅陵長江大橋公路現澆梁鋼管樁支架法施工，采用大跨度支架，減少了支架拼裝工作，節約了工期。貝雷梁單組拼裝檢查后整體吊裝，一定程度上減少了高空支架拼裝作業，保證了支架質量。通過靜載試驗驗證理論計算，為以后同類型施工方法提供了參考數據。大跨度鋼管樁支架法施工高空現澆梁具有多種優勢，為高空現澆梁以后的施工積累了一定的經驗。

參考文獻

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