溧陽(yáng)泓口大橋主橋上部結(jié)構(gòu)施工臨時(shí)支架

侯宇飛 吳曙光

（中鐵四局第二工程有限公司 蘇州 215100）

1 工程概況

泓口大橋位于溧陽(yáng)市泓口鎮(zhèn)，跨越蕪申運(yùn)河改線段，橋位位座落于S241省道之上，施工采用先建橋梁后挖航道的順序進(jìn)行。泓口大橋主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土自錨式懸索橋，全長(zhǎng)為206m，寬度為38m，既是溧陽(yáng)市的景觀橋梁，又是城市型寬橋、主干道橋。

橋梁上部結(jié)構(gòu)由兩側(cè)各一道箱梁形式的主梁和多個(gè)橫梁（間距4.5m），以及橋面板組成，混凝土標(biāo)號(hào)C55。其中箱型主梁梁高2.50～2.12m，箱梁頂寬8m，底寬6m。普通中橫梁梁高2.5m，梁寬0.3m，中－中間距4.5m，與懸索橋吊桿間距匹配。橋梁結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。

圖1 泓口大橋主橋立面圖

橋面板厚度0.25m（不包括鋪裝混凝土）。橋梁上部結(jié)構(gòu)混凝土方量為6 700m3，采用臨時(shí)支架法分節(jié)段現(xiàn)澆施工。

2 混凝土主梁支架應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題

（1）由于該橋?yàn)槌鞘行蛯挊颍瑢挾冗_(dá)38m，縱向每延米應(yīng)考慮的多種荷載較大，且橫梁跨徑較大。

（2）該橋橋位橫橋向地質(zhì)差異很大，西側(cè)一半落在S241道路行車(chē)道上，道路全部經(jīng)過(guò)深層攪拌樁處理，道路等級(jí)高、路面結(jié)構(gòu)層厚，且通行多年，壓實(shí)度較好；東側(cè)一半落在道路的綠化帶上，有較厚的軟弱層。支架橫向地質(zhì)的不均勻?qū)?lái)支架沉降不均勻，會(huì)給橋梁上部結(jié)構(gòu)帶來(lái)破壞性后果，支架設(shè)計(jì)必須克服這一大障礙。

（3）橋梁平面內(nèi)自身荷載也很不均勻，兩邊側(cè)主箱梁自重較大，普通橫梁自重較小。而且現(xiàn)澆上部結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，橫梁預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張拉后，橋面全部荷載均向兩側(cè)主箱梁集中，所以主箱梁的支架設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵，它要承擔(dān)橋梁全部自重荷載和施工荷載，且使用的時(shí)間很長(zhǎng)，直到主梁預(yù)應(yīng)力施工、主纜安裝、吊索全部張拉完成方可拆除主箱梁下的支架，所以主箱梁支架是支架設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

（4）由于上部結(jié)構(gòu)混凝土分節(jié)段施工，為經(jīng)濟(jì)考慮，應(yīng)最大限度地減少支架投入，實(shí)現(xiàn)支架及模板的多次周轉(zhuǎn)。

（5）支架設(shè)計(jì)必須與橋梁“先梁后索”設(shè)計(jì)工況吻合，支架形式設(shè)計(jì)需與設(shè)計(jì)單位、施工監(jiān)控等單位保持溝通。

3 支架方案比選

（1）方案一。采用滿堂支架法。根據(jù)主梁結(jié)構(gòu)和地基差異，對(duì)滿堂腳手架以及腳手架的基礎(chǔ)處理進(jìn)行分部分設(shè)計(jì)，使各部分支架滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和地基應(yīng)力、沉降等各方面要求。但這一方案在分節(jié)段澆筑混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，橫梁不能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，否則橫梁和主梁交接處集中荷載過(guò)大，致使主箱梁底部的腳手架無(wú)法承受。必須在懸索橋吊索張拉過(guò)程中進(jìn)行分批次張拉主梁橫向預(yù)應(yīng)力，懸索橋吊索調(diào)索完成后再拆除滿堂支架。

該方案的缺點(diǎn)分析：①幾乎全部支架模板（特別是底模）均不能周轉(zhuǎn)；②支架占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，用量大，成本高。

（2）方案二。采用少支架法。每側(cè)箱型主梁下采用多排貝雷片，每隔9m（4.5m×2）使用 直徑600～800mm鋼管樁柱式墩的少支架方案。橫梁、橋面板下因自重較小仍采用滿堂腳手架。這一方案使得橫梁、橋面板下的滿堂腳手架及模板得以周轉(zhuǎn)。但貝雷片用量過(guò)大，占用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題沒(méi)有得到解決。同時(shí)貝雷片存在撓度偏大的缺點(diǎn)，對(duì)預(yù)防混凝土主梁早期裂紋不利，方案很難接受。

（3）采用方案。采用滿堂支架法與少支架法結(jié)合的方案。泓口大橋上部結(jié)構(gòu)支架方案經(jīng)過(guò)各方面的優(yōu)劣對(duì)比，最終采用了滿堂支架和少支架相結(jié)合的方案。少支架主要置于主梁與橫梁相交處，對(duì)應(yīng)主梁梁底（寬6m）范圍內(nèi)。每側(cè)主梁底部各布置2根φ426×8螺旋鋼管立柱，并設(shè)置必要的型鋼剪刀撐，以確保支架立柱的穩(wěn)定。立柱支架縱向間距4.5m，和橫梁間距匹配。每根鋼管支架立柱下基礎(chǔ)布置：西側(cè)車(chē)行道為2層50 cm厚混凝土，獨(dú)立擴(kuò)大基礎(chǔ)。尺寸為下層200 cm×200cm×50cm、上層120cm×120cm×50 cm，并配置鋼筋。東側(cè)軟基上為2根φ800灌注樁基礎(chǔ)，頂部設(shè)置小承臺(tái)。鋼管立柱中心與灌注樁中心對(duì)中。見(jiàn)圖2。

圖2 主梁支架剖面圖

鋼管立柱少支架設(shè)計(jì)應(yīng)能承擔(dān)全橋橋梁恒載和施工期間荷載，且有一定的安全系數(shù)，橋面板、橫梁主梁下依然布置滿堂腳手架。在每個(gè)節(jié)段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，主梁橫向預(yù)應(yīng)力張拉后，主梁全部荷載由原滿堂腳手架轉(zhuǎn)換至鋼管立柱少支架上，這時(shí)該節(jié)段所有的滿堂腳手架及底模即可全部拆除，實(shí)現(xiàn)了荷載的體系轉(zhuǎn)換以及腳手架、模板的周轉(zhuǎn)。少支架鋼管立柱受力明確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，施工方便、成本節(jié)省。

4 支架設(shè)計(jì)

根據(jù)方案必選結(jié)果，泓口大橋主梁支架分2種工況進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（1）主梁混凝土現(xiàn)澆時(shí)支架設(shè)計(jì)。混凝土主梁現(xiàn)澆時(shí)，主梁自重全部由滿堂支架承擔(dān)。按照面板計(jì)算、小楞計(jì)算、大楞計(jì)算、立桿計(jì)算、基礎(chǔ)計(jì)算、地基計(jì)算的順序進(jìn)行計(jì)算。

① 荷載計(jì)算，見(jiàn)表1。

表1 荷載計(jì)算

② 滿堂支架設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì).碗扣式鋼管腳手架立桿的橫向間距、縱向間距見(jiàn)表2。滿堂之架基礎(chǔ)在S241綠化帶側(cè)采用換填60cm級(jí)配碎石頂部澆注20cm厚C25混凝土處理，老路側(cè)滿堂支架直接在老路路面上搭設(shè)。

表2 滿堂腳手架參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

（2）主梁滿堂腳手架拆除后支架設(shè)計(jì)。主梁橫梁預(yù)應(yīng)力張拉后，橫梁及橋面板重量將分配到邊箱梁側(cè)，荷載全部由兩側(cè)邊箱梁吊索橫梁處的鋼支墩承擔(dān)。

①鋼支墩受力分析。建立計(jì)算模型，分析混凝土主梁橫梁預(yù)應(yīng)力鋼束張拉前后，鋼支撐頂部反力的變化情況。計(jì)算模型共60個(gè)單元，其中：5，21，41，57為臨時(shí)支撐位置。由于結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼束均對(duì)稱，僅比較5，21兩個(gè)臨時(shí)支撐在橫梁預(yù)應(yīng)力張拉、滿堂支架拆除前后的反力變化情況，計(jì)算模型見(jiàn)圖3。

圖3 橫向預(yù)應(yīng)力束張拉模型圖

橫梁鋼束張拉前后支撐反力見(jiàn)表3。

表3 支撐反力

主梁橫向預(yù)應(yīng)力束張拉后，主梁的上緣、下緣應(yīng)力情況如圖4。

圖4 橫向預(yù)應(yīng)力張拉后橫梁應(yīng)力圖

從主梁預(yù)應(yīng)力束張拉后橫梁反力表和應(yīng)力圖可知：橫梁預(yù)應(yīng)力束（僅一束）張拉后，中間滿堂支架拆除后，4個(gè)鋼支墩支點(diǎn)反力受力較為平均，鋼支墩受力較好。混凝土橫梁最大拉應(yīng)力為σmax＝0.33MPa＜ftd＝1.89MPa，滿足規(guī)范要求，結(jié)構(gòu)安全。

②鋼支墩基礎(chǔ)處理。

a）省道S241綠化帶側(cè)鋼支墩基礎(chǔ)。綠化帶側(cè)地質(zhì)為軟弱土層，地質(zhì)條件較差，鋼支墩基礎(chǔ)在S241綠化帶側(cè)采用基礎(chǔ)為2根φ800C25混凝土灌注樁。根據(jù)《公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG－63－2007中給出的摩擦樁單樁軸向受壓承載力容許值計(jì)算公式：

經(jīng)計(jì)算可知，混凝土灌注樁樁采用樁長(zhǎng)21 m，滿足承載力要求。

b）省道S241老路側(cè)鋼支墩基礎(chǔ)。S241老路側(cè)支架基礎(chǔ)在S241老路上，采用鋼筋混凝土獨(dú)立擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸為200cm×200cm×100 cm，基礎(chǔ)頂部設(shè)置60cm×60cm×16cm預(yù)埋鋼板。根據(jù)混凝土局部承壓公式和混凝土抗沖切公式，驗(yàn)算該混凝土基礎(chǔ)型式滿足要求。

5 支架監(jiān)控

為保證主梁施工過(guò)程中的施工安全，在主梁施工過(guò)程中，對(duì)鋼支墩的基礎(chǔ)沉降情況進(jìn)行了觀測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5。

圖5 主梁第一節(jié)段累計(jì)沉降統(tǒng)計(jì)

由圖5可見(jiàn)，沉降最大為5mm，最小為1 mm，沉降差4mm，主梁鋼管支墩基礎(chǔ)沉降變形較小，且較為穩(wěn)定，達(dá)到了很好的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)自錨式混凝土主梁臨時(shí)支架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用了滿堂支架和少支架法相結(jié)合的支架體系，使得自錨式懸索橋的支架在不影響結(jié)構(gòu)安全的條件下，底模及滿堂支架進(jìn)行周轉(zhuǎn)，解決了自錨式懸索橋支架占用時(shí)間長(zhǎng)、施工成本高的難題，另外對(duì)不同地質(zhì)的基礎(chǔ)，采用了不同的基礎(chǔ)形式解決了寬大主梁地基礎(chǔ)不均勻沉降難題。泓口大橋的支架設(shè)計(jì)為今后類似橋梁施工提供了一種新的思路，受到很多同行的關(guān)注，已在蕪申線徐葛大橋（斜拉橋）得到了推廣應(yīng)用，同樣取得了很好的效果。