橋梁工程箱型梁設計運用研究

黃 海 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司

1 場鑄懸臂工法

場鑄懸臂工法一般使用預力混凝土箱形斷面，因箱形斷面可抵抗較大的扭力，適用于水平向有數曲率的線型橋梁上。橋梁場鑄懸臂工法國外發展歷史已久，其基本特性為一高度機械化的橋梁施工法，所須勞工不多且專業化，且易于配合景觀造型設計，只要工程在規劃設計時考慮其結構與周遭環境的配合，即可創造出非常優美的橋梁。

2 支撐先進工法

橋梁采用支撐先進工法的起源乃為克服河川、深谷地勢險惡地形或都市交通流量大的地區，并為提高質量、縮短工期、降低成本、發展出一套特殊施工法，其主要系利用模板組立在支撐鋼架上，待前一跨施筑完畢，將整組支撐鋼架及模板推移至下一跨繼續施筑，如此重復推移支撐鋼架及模板，直至完成全部橋孔的施筑。施工法的特點在于施工機械化，具有周期循環性，施工質量較易控制，施工時不受橋下地形或交通的影響，且受路線限制較少，適用于預力混凝土多孔連續箱型或T型梁橋，其跨徑在30m～60m間，此工法雖因初期機械成本較高，惟如橋長達一定規模時（通常2km以上）且平面曲線半徑大于400m時，施工機具造價則會較一般傳統工法經濟。

3 規劃設計考慮事項

3.1 路線

支撐先進工法系以活動支撐架及模板，逐跨向前推移。施工橋體，理論上由支撐架向前推移路徑，可無路線限制，惟需考量經濟跨徑及活動支撐系統的實用性及經濟性等，而采用此工法設計時，其平面線的曲率半徑宜大于400m，以利工作車推進。

3.2 橋梁規模

工法活動支撐架及模板系統，初期投資成本較高，但其支撐設備及模板可循環性重復使用，可節省人力及施工工期，因此采用此工法，其橋長至少在800m以上，若能達1200m以上時，更具經濟性。

3.3 跨徑與跨數配置

跨徑與跨數配置常受限于現有地形、景觀需求、橋梁高度及橋梁結構系統，若僅就結構經濟性而言，則有如下考慮：（1）連續T型梁橋主跨徑配置一般在30m～40m。（2）連續箱型梁橋（包括預鑄斜撐版橋）主跨徑配置一般在35m～60m間，若跨徑大至60m部分必須加設臨時支撐。（3）連續梁橋其最外側邊跨的跨徑，宜為主跨徑的0.6～1.0倍。（4）每一單元橋跨數：橋高15m以下，以采5～8跨連續結構，橋高在15m以上時，則以5～12跨為宜。

3.4 斷面配置

上部結構的斷面型式，一般可有連續雙T型、連續箱型梁、連續箱型梁配合預鑄斜撐版等三種型式，其斷面選擇可采以下的原則：（1）采用雙T型結構斷面，其橋寬應小于16m。（2）采用箱型梁結構斷面設計時，一般可有如下考慮：①橋寬在16m以下時，可采單室箱梁。②橋寬在16m以上時，可采雙室箱梁斷面或采單室箱梁配合預鑄斜撐版斷面。（3）箱梁斷面尺寸，設計常用原則如下：①懸臂版長宜控制在3.5m以下，厚度由懸臂版緣的20cm，可漸變至梁腹側的40cm～60cm。②箱室內頂版橫向凈長與版厚比宜小于30，惟版厚不得小于20cm。如箱室橫向凈長大于4.6m時，版厚至少須大于23cm。③腹版版厚須考慮符合所采用預力系統其鋼腱配置規定，惟最小不得少于30cm。

3.5 梁深與跨徑關系

箱型梁梁深一般約為設計主跨徑長的1/15～1/17，采等梁深斷面。

3.6 隔梁配置

為方便施工中系統模板內模的向前移設，原則上隔梁采后作灌實方式設計。

3.7 預力鋼腱配置

為使預力量能平均傳遞，縱向預力常采每兩跨相互間交錯施拉部份預力。原則上預力采單邊施拉方式，倘高架橋有多單元橋連續時，部份尾跨無法正常單向施拉預力時，可調整為倒拉方式。

3.8 施工縫設置

施工縫配合支撐先進工法階段施工步驟，設置于靜載重作用下，應力變化反曲點位置，約為每一跨的跨徑處。

4 支撐先進工法主要設備

4.1 主梁

箱型梁橋的主梁一般設有兩支，分置橋墩之左、右兩側，結構為版梁結構或桁架，其長度視橋梁跨長而定，制造時將主梁分成數段，便于運送，組合時再以高拉力螺栓將各段結合連接。

4.2 鼻梁

鼻梁系延伸裝設于主梁前后兩端，作為支撐設備向前一跨推進時使用，其結構常用桁架方式，亦可以變斷面的版梁結構，與主梁結合方式以螺栓連結。

4.3 支撐橫梁系統

一般在垂直主梁方向大約間隔4m～6m，裝設支撐橫梁系統，主要將結構體、模板等荷重傳遞至主梁。支撐橫梁結構可采懸臂式桁架或懸臂梁方式與主梁結合，與主梁結合又可采活動式或固定式，視主梁推進空間而做選擇；左、右對稱的支撐橫梁于箱型梁制作時即橫移至箱型梁結構體下方中間處結合，形成一支連續支撐橫梁，當箱型梁結構體完成預力及脫模后，將橫梁結合放松移除，并向外橫移至橋墩外后并同主梁向前推移。

4.4 推進工作車

此系統一般包括有控制主梁前進的轉動輪及控制主梁或支撐橫梁可水平方向橫移的滑動裝置。此機構的設計考慮推進工作在移動主梁時，才承受移動設備的載重。

4.5 支撐托架

支撐托架系裝置于橋墩上或橋墩周圍的塔架，于結構體澆置或設備移動時，使用的支撐托架支持主梁，通常須準備三套托架設備，其中兩套是施工跨前后橋墩裝設，另一套則在移動時，需于下一橋墩上再裝一套托架。

4.6 內外模板

外模板包含底模、腹版模、懸臂版模等，整跨距之外模系統，配合機具推移需要，以縱軸中心線分割成左、右側對稱構造，經過橋墩部分模板為特殊構造外，其余每單元標準模板大約以4m～6m長材料組成。內模包括頂模、腹版模、支撐桿件機構、模板移動工作車、軌道等，一般內模亦配合前進移動的需要，沿著箱梁縱軸分割成左、右兩對稱構件，每一單元內模長約4m～6m。頂模、腹版模及模板移動工作車三者以支撐連桿構件結合一起，脫模時，先將頂模下降少許，然后頂模與腹版模向中央內縮，再利用模板工作車將整組內模系統推移至下一跨。

4.7 懸吊錨碇橫梁架

在澆置混凝土時，橋跨后方支撐設備系以橫梁架懸吊錨碇于箱型梁懸臂端，這個橫梁架系統包括一組橫梁架及一組預力鋼棒及油壓千斤頂。油壓千斤頂于箱梁腹版位置上，其支承頂緊橫梁架，而預力鋼棒貫穿箱梁頂底版預留孔連結橫梁架與主梁。這個機構主要目的系控制連續梁前后銜接面的變位一致，以期達到施工縫混凝土面的平整。

4.8 工作平臺及爬梯

主梁頂版處以加設翼版并以欄桿圈圍組成工作平臺，并于橋墩外模處設置進出爬梯。位于底模下面支撐橫梁上的通道，系用來調整模板及放松或鎖緊預力鋼棒的工作臺。

5 結束語

將預力箱型梁節塊組裝成橋梁，每一節塊先在橋臺后方所設置的臨時預鑄場內鑄造，俟混凝土達到規定強度后拆除模板，于節塊上、下版施軸向預力，續將節塊向橋臺另一端推進，至節塊推離底模后，隨即于其后方鑄造一新銜接節塊并施預力，使前后節塊相連，重復鑄造直至全部箱型梁完成為止。