懸索橋超過異形塔上橫梁施工方案及支架設計

潘 東

(中鐵建設集團有限公司,北京100131)

1 工程概況

云蒙大橋是京承聯絡線工程中的控制性節點工程，也是北京密云的地標建筑，全橋長744m，其中第二聯主橋為獨塔自錨式懸索橋，跨徑組合為(35+135+165+35)m，橋面全寬36.6m，扁平鋼箱梁結構。索塔采用種子造型索塔，分上塔柱與下塔柱，設置上、下橫梁，索塔主要承受索力及主梁傳遞下的垂直荷載。塔身外觀似一粒孕育希望的“種子”，總塔高126.5m(圖1)。其橫橋向內外輪廓分別為不同半徑圓曲線組合而成，頂部開孔。頂部開孔的內輪廓是由一個多個圓曲線和一個圓相扣而成，下輪廓圓弧半徑為18m。單肢塔柱，橫斷面為似梯形，其兩側輪廓由一段圓曲線組成。塔身不同位置橫橋向塔柱寬度不同，表面徑向曲線半徑20m。塔柱截面為單箱單室預應力混凝土結構，橫橋向外側壁厚2.0m，內側壁厚1.5m，順橋向兩側壁厚1.2m，根部設5m實體過渡段。

塔頂橫梁頂標高118.326m，距離塔底96.325m，梁高9.2m，為等高度矩形截面，順橋向梁寬7.0m，單箱雙室預應力混凝土結構。在主鞍座對應位置為實體混凝土，在塔中心設置1.5m寬的中隔板。橫梁頂、底板厚1.5m，邊腹板厚1.2m，中腹板厚1.0m。橫梁外裝飾板邊緣為圓弧。

圖1 主塔圖

2 施工方案

本橋主塔上橫梁具有橫向跨度大、橫梁截面尺寸大、距離支撐點承臺或下橫梁頂面高等特點，且因橋塔整體造型需求，上塔柱呈弧線形設計，常規支架搭設難以滿足要求，基于以上特點可知滿堂支架方案不適用與本橋主塔上橫梁施工。經綜合分析并結合相關工程經驗，提出大型牛腿+貝雷梁+碗扣腳手架的復核支架施工方案。在上橫梁支架的梁端設置牛腿，牛腿由I45工字鋼焊接構成，橫橋向每端設置5道。縱梁由貝雷梁組成，根據構造采取雙層設計，橫向每層布置38片，雙層共布置76片。貝雷梁上碗口腳手架，在上橫梁腹板位置間距為30cm，其余部位間距為60cm。具體方案布置如圖2所示。

圖2 上橫梁施工支架

3 施工方案設計驗算

3.1 設計荷載及受力分析

本橋主塔上橫梁梁長l=1 358 cm，上橫梁高h=920 cm，上橫梁寬d=700 cm。混凝土實體體積約為V=584 m3，取混凝土密度ρ=2.6 t/ m3，則蓋梁每1 m的重量為：

p0=A×ρ=1118 kN/m

(1)

根據相應規范，支架強度驗算荷載組合包括：(1)新澆筑鋼筋混凝土每1 m自重荷載N1=p0×1.2=1342 kN/m；(2)模板重量N2=45 kN/ m；(3)施工人員和施工設備荷載N3=3B=21 kN/m；(4)振搗混凝土時產生的荷載N4=2B=14 kN/ m；(5)傾倒混凝土時產生的沖擊荷載N5=2B=14 kN/m；(6)其他可能不可預見的荷載N6=1B=14 kN/m；(7)腳手架荷載N7=20 kN/ m。由此可得支架強度驗算荷載：

(2)

支架主體結構受力如圖3所示。由此可知：

縱向貝雷梁的彎矩Mz=48459 kN·m

縱向貝雷梁的剪力Qz=9981 kN

牛腿上錨固點水平反力N=-7439 kN(拉力)

牛腿下錨固點豎向反力V=-14116 kN(向下)

牛腿桿件最大軸力P=14116 kN(壓力)

(a)貝雷梁彎矩圖(單位： kN· m)

(b)貝雷梁剪力圖(單位：kN)

(c)牛腿軸力圖(單位：kN)圖3 上橫梁支架受力圖

3.2 牛腿驗算

本橋主塔上橫梁現澆段支架設計擬采用I 45工字鋼牛腿，如圖2所示。由圖3可知：牛腿上錨固點水平反力N=-7439 kN(拉力)；牛腿下錨固點豎向反力V=-14116 kN(向下)；牛腿桿件最大軸力P=14116 kN(壓力)。

3.3 貝雷梁驗算

4 結論

本文在對云蒙大橋主塔上橫梁特點進行分析的基礎上，提出了大型牛腿+橫向貝雷梁+碗扣腳手架的復合支架施工方案，并對各主要構件進行了受力分析及驗算。工程實踐表明該方案是可行的，可為同類工程施工提供參考。

[1] 周水興，何兆益，鄒毅松,等.路橋施工計算手冊[M]. 人民交通出版社，2013

[2] JTG D62—2004公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范[S]

[3] JTG D60—2004 公路橋涵設計通用規范[S]