小半徑曲線段連續剛構橋門式支架懸臂拼裝施工方案研究

陳艷瑋

摘要：本文以澳門輕軌一期工程為背景，考慮到小半徑曲線段連續剛構橋所處地理位置的特殊性，確定采用鋼結構門式支架懸臂拼裝方案，利用Midas/Civil 軟件對其進行計算復核。針對施工過程中的T構平衡對稱懸拼和不平衡懸拼兩種工況，分析結構和門架的強度、剛度和穩定性，經計算該設計方案滿足要求。

Abstract： In this paper， taking Macau light rail phase-I project as the background， considering the special geographical location of the continuous rigid frame bridge with small radius curve， the cantilever assembly scheme of steel structure portal frame is determined， and the calculation and review are carried out by MIDAS / civil software. For balanced cantilever erection of T structure and unbalanced cantilever erection of T structure， the strength， stiffness and stability of the girder structure and portal frame are calculated， and the result meets the requirements.

關鍵詞：小半徑曲線;懸臂拼裝;門式支架

Key words： small-radius curve;cantilever assembly;portal frame

中圖分類號：U448.23? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）04-0162-02

0? 引言

本文所涉及的澳門地鐵C350項目，所經過地區建筑密集，人口密度大，受到地形和其它條件的限制[1]，該段橋梁最小曲線半徑僅為47m，小于規范[2]中對正線困難地區的最小半徑的規定，采用結構形式為連續剛構體系。

1? 工程概況

C350段是澳門輕軌一期建造工程，該工程位于澳門凼仔島，起始于西灣大橋凼仔入口，途經一號碼頭，柯維納馬路，澳門賽馬會，終點位于望德圣母灣大馬路，包括車站和高架橋[3]。本文所研究的高架橋位于IS14段第八聯，為4跨連續剛構，跨徑布置（30.05m+33.15m+35.10m+29.85m），全長128.15m，平面布置圖見圖1。主梁采用單箱單室斜腹板預應力混凝土箱型梁，橋墩采用鋼筋混凝土花瓶形橋墩。梁體采用短線法節段預制，提梁機懸臂吊裝施工。

P19號橋墩T構全長33.6m，單側懸臂長度16.8m，單側共需懸拼6段2.5m長標準節段。P19號橋墩為大偏心橋墩，墩頂梁段中心與墩底截面中心偏心距2.855m。墩頂設單向活動板式橡膠支座，橋墩高度12.597m。P19#橋墩兩側節段采用懸臂拼裝施工方案。施工期間采用P19橋墩與墩頂梁體分離、1#塊支承在門式支架上的方式。懸拼期間需要采用墩梁臨時固結措施，確保T構在施工期間的穩定。

2? 門式支架方案

為避免施工期間臨時措施對既有橋梁、路基結構造成影響，同時避免對交通造成過大影響，設計考慮采用鋼結構門式支架方案，鋼結構門式支架橫梁采用雙層貝雷梁桁架（單側共14組，雙層）。

P19#橋墩采用的門式支架方案，主要有三方面的功能：托架功能、固結功能、保交通功能。首先，在現澆P19#橋墩頂0號塊箱梁節段時，由于P19#橋墩頂部設計的支座在施工期間不允許受力，施工期間墩頂0號塊與橋墩脫離，門架可以作為墩頂0號塊現澆施工的支架。其次，在拼裝P19#橋墩1～6號塊箱梁節段時，門架代替P19#橋墩作為T構懸拼施工期間的受力構件，承受節段梁0號塊及1～6號塊的荷載及所有的橋面施工荷載。固結功能是指當P19#橋墩的1#塊與0#塊濕接縫施工之后，將P19#橋墩兩側的1#塊分別固結于門架上，以便使門架成為T構懸拼結構的固定端，接下來依次拼接2#塊、3#塊、4#塊、5#塊、6#塊。由于P19#橋墩的墩頂0號塊相對于橋墩有較大距離的偏心，且大部分投影在0號塊下方的既有道路橋面上。若采用墩梁臨時固結，需要在橋墩偏向既有橋一側設置支撐，該支撐就會占據既有道路路面，影響既有橋面的車輛運行及既有橋結構的安全。現在采用門式架，使門架跨越既有橋，車輛從門架下方行駛，這樣就可以避免上述影響，且能夠保證路面的暢通，對交通干擾小。

3? 方案驗算

Midas Civil是橋梁領域通用結構分析及設計系統，本文將利用該軟件對設計方案進行驗算。

3.1 模型建立

墩底采用固結;P16、P17、P18和P20橋墩與主梁采用剛性連接，施工期間P19#橋墩與主梁之間不連接，主梁用貝雷梁支架支撐，貝雷梁與主梁之間采用一般彈性連接以限制縱向、橫向及水平向三向平動自由度及轉動自由度，施工結束后P19號橋墩與主梁之間采用一般彈性連接模擬單向滑動鉸支座。0號塊、P16及P20墩1～5號塊均在支架上現澆或拼裝，采用一般彈性連接模擬，考慮豎向剛度，彈性連接豎向剛度采用5×106kN/m。貝雷梁門式支架邊界條件：鋼管柱與基礎樁帽（承臺）剛接，用固定支座模擬，柱頂分配梁與鋼管柱剛接，采用剛性連接模擬，貝雷梁與箱梁下面的分配梁鉸接，用一般彈性連接模擬。Midas全模型如圖2所示。

3.2 荷載設置

橋墩施工過程中受到的荷載包含：恒荷載，溫度荷載，活載以及收縮徐變。

恒荷載包含自重，提梁機空載和滿載，預應力荷載，二期恒載，不均勻沉降，橋墩落梁強制位移以及臨時預應力。預應力荷載分兩次張拉，第一次張拉為控制應力的70%，第二次張拉到控制應力。

溫度荷載考慮整體升溫和整體降溫和溫度梯度升溫和降溫。整體升溫：20°C;整體降溫：-20°C。活載按照雙線滿載，一側空載，一側滿載和雙層空載進行加載計算。收縮徐變按照10000天考慮。

3.3 計算結果

因考慮在懸臂施工期間僅在懸臂拼裝至最大節段時，鋼結構門架受力最大，且施工期間梁體及節段均能滿足“節段接縫位置不出現拉應力，其他部分拉應力不超過1MPa”的要求。故僅檢算鋼結構門架在最大懸臂時的應力水平及鋼管柱結構的穩定性。針對T構，選取兩種情況進行計算，即T構平衡對稱懸拼（圖3所示）和不平衡懸拼（施工圖4所示）。不平衡懸拼是指大小里程側節段安裝不同步，相差一個節段。

通過計算分析，鋼結構門式支架在施工期間強度、剛度、穩定性均能滿足要求。

4? 施工注意事項

鋼管柱架立后，貝雷梁未架設前應在鋼管柱上設置攬風繩，防止因橫向荷載引起鋼管柱失穩。貝雷梁吊裝應在夜晚，車流量較小時，申請短時間交通封閉。單片/單組貝雷梁吊裝后應在分配梁上做好橫向固定，防止貝雷梁側翻。預壓應做好方案，按照規范要求不小于貝雷梁承受最大重量的1.2倍。梁體合攏后落架應對稱。拆除貝雷梁與梁體之間的連接應對稱。

5? 結語

本文以澳門輕軌一期工程高架橋第八聯為背景，針對擬建小半徑曲線段橋梁的特點，考慮避免對既有橋梁和路基的影響，設計采用鋼結構門式支架方案。利用橋梁有限元軟件Midas Civil對方案設計分析，驗算了在兩種T構工況下門架的應力狀態，鋼管柱的穩定性，鋼結構門架撓度以及鋼結構門架及箱梁最大懸臂的整體穩定性，并對施工做了進一步的建議，由分析可知，鋼結構門式支架在施工期間強度、剛度、穩定性均能滿足要求，該方案可為同類工程提供一定的參考。

參考文獻：

[1]短線節段法拼裝橋梁在澳門軌道交通工程的應用[J].山西建筑，2014，12.

[2]北京市規劃委員會.地鐵設計規范[M].中國建筑工業出版社，2014.

[3]張曉東.澳門輕軌工程C350標段項目管理研究[D].廣東工業大學，2013.