干溝大橋合龍方案及等彎矩配重設計分析

(中鐵貴州旅游文化發展有限公司,貴州 黔南州 551206)

中鐵大道干溝大橋為主塔“蘆笙”造型（3×30m+97.5 m×2）的斜拉橋，合龍段箱梁為單箱三室斜腹板截面，頂板寬25m，底板為15.77m，梁高3m。現澆段長3.4m，為了全橋箱梁縱向預應力張拉，設計1.3m的后澆帶，待全橋縱向預應力張拉結束后澆筑后澆帶。邊跨3#墩側現澆段采用墩旁托架作受力支架，故全橋采用跨越式貝雷梁作合龍吊架，采取臨時鎖定3#墩至6#臺的支座，等彎矩配重邊跨現澆段偏心澆筑。

一、合龍方案和等彎矩配重原理概述

（一）合龍方案概述

為了保證引橋90m現澆梁先施工，在主橋現澆段預留1.3m后澆筑帶，以便給主橋縱向預應力張拉提供操作空間，但同時也給主橋合龍和邊跨現澆帶澆筑帶來了施工技術難度。采用12組雙拼貝雷梁跨越合龍段和現澆段支承在3#墩上，通過40cr吊桿、分配量和掛籃底籃組合成合龍吊架，將合龍段吊點反力通過貝雷梁巧妙的傳至邊墩，實現合龍段安全合龍。

（二）邊跨現澆段等彎矩配重概述

由于3#墩側邊跨設計有1.3m后澆帶供主橋縱向預應力張拉，故現澆段混凝土澆筑時全由墩旁托架受力。為解決邊跨現澆段偏心澆筑的問題，采用臨時鎖定3#墩和6#臺的支座，在支座處產生水平力，在墩底產生順時針彎矩平衡掉現澆段混凝土逆時針方向彎矩，保證現澆段混凝土澆筑安全。

二、跨越式貝雷梁合龍吊架研究

（一）跨越式貝雷梁合龍吊架

在22#節段與3#墩梁頂之間采用12組雙拼貝雷梁跨越合龍段與邊跨現澆段，40cr絲桿做前后吊桿與底籃前后托梁和縱梁組成跨越式貝雷梁合龍吊架，吊桿上下采用雙拼槽鋼加工分配梁錨固，其合龍吊架立面圖，如圖1所示。

圖1 合龍吊架立面圖

（二）合龍吊架工藝原理分析

后澆帶位于主橋邊跨現澆段支座范圍內，邊跨現澆段及合龍段施工完成后，邊墩支座均未受力，為避免邊跨墩旁托架及支架受到合龍段施工荷載傳遞的影響，將貝雷梁跨越安裝于主橋懸臂端及引橋邊墩箱梁上，作為合龍段施工吊架前吊桿的錨固梁。合龍段施工時，合龍吊架后吊桿的荷載傳至主梁懸臂端，前吊桿的荷載通過跨越式貝雷梁巧妙傳至懸臂節段和引橋箱梁上，合龍段施工時邊跨現澆段不參與受力，保證了施工安全。

合龍吊架施工流程：施工準備→施工掛籃前移至合龍段→合龍段配重→合龍段勁性骨架臨時鎖定→跨越式貝雷梁安裝→合龍吊架前后吊桿安裝→底籃體系轉換為前后吊桿錨固→拆除掛籃主桁架→合龍吊架外側模板安裝→合龍段鋼筋及預應力管道安裝→合龍段內模板安裝→合龍段臨時張拉→合龍段混凝土澆筑及養護。合龍吊架模型，如圖2所示。

圖2 合龍吊架模型圖

（三）跨越式合龍吊架與傳統方案對比分析

傳統合龍方案是在邊跨無后澆帶工況下，通過掛籃底籃和側模板改裝作合龍段合龍吊架，合龍段施工荷載和混凝土的重量通底籃過前后吊桿傳至跨現澆段和懸臂節段底板上。由于干溝大橋邊跨設計有1.3m后澆帶，傳統的合龍方案將一部分力傳至邊跨托架上，加大了邊跨托架的受力負擔，增大了安全風險，故設計了一種跨越式貝雷梁合龍吊架，有效避免了常規合龍吊架對邊跨現澆段箱梁及支架的影響，回避了掛籃合龍時掛籃自重對主梁應力及懸臂端撓度的影響，確保了主橋施工的安全質量及成橋線形。采用跨越式貝雷梁合龍技術，對比傳統合龍方案節省施工工期7天，節省經濟成本20余萬元。

三、等彎矩配重技術研究

（一）等彎矩配重技術原理分析

等彎矩平衡邊跨現澆段混凝土偏心澆筑施工的原理是在邊墩支座墊石與抗震擋塊處采用雙拼工字鋼為分配梁，通過絲桿螺帽對拉緊前后分配梁實現將邊墩和引橋箱梁固結，在臺背處借助伸縮縫鋼筋將箱梁與橋臺連接，當邊跨邊墩偏心受力時，由于引橋箱梁與邊墩和橋臺固結限位，將會在邊墩上產生與墩偏位位移反方向的反力，其反力對墩底產生的彎矩將與現澆段混凝土對邊墩偏心的彎矩平衡。對拉絲桿所產生的反力隨著邊跨現澆段澆筑的混凝土增大而增大，其反力對邊墩底彎矩與現澆段混凝土重力對邊墩中心彎矩相等。其受力平衡方程為： G為現澆段混凝土重，d為現澆段重心至邊墩距離，其中 隨G大小變化而變化。

（二）等彎矩配重設計分析

墩梁固結桁架由雙拼工25b工字鋼、橫向連接板、對拉絲桿、錨固墊板和螺帽構成。對拉桿采用40cr絲桿。邊跨現澆段邊墩上桁架與墊石和抗震擋塊組成約束引橋箱梁與邊墩形成固結。引橋箱梁伸縮縫鋼筋焊接將箱梁與橋臺形成約束。引橋全箱梁形成支座不能滑動，邊墩與橋臺處形成臨時固結體系。邊墩支座墊石與抗震擋塊處共設計6對拉桿將引橋箱梁端頭固結在邊墩上。邊墩固結立面，如圖3所示。

圖3 邊墩固結立面圖

圖4 荷載示意圖

圖5 組合（最大值）強度計算

圖6 剪力-Z強度計算

圖7 剛度計算分析結果

圖8 整體穩定性計算

四、合龍吊架受力計算

采用Midascivl建立力學模型，荷載示意如圖4所示。強度計算，如圖5、6所示，，合格；剛度計算，如圖7所示合格；整體穩定性計算如圖8所示Mode1=9>2，合格。

五、結束語

采用跨越式貝雷梁做合龍吊架和等彎矩配重原理成功應用于中鐵大道干溝大橋邊跨混凝土偏心澆筑和和龍段施工，應用后安全可靠，合龍段合龍后質量好，值得同類似結構橋梁引用。