連續梁橋施工臨時固結形式的探討

王龍五 （中鐵四局集團第四工程有限公司，安徽 合肥 230001）

0 前言

隨著我國公路及鐵路網建設的開展，線路交叉日益不可避免，以連續梁橋跨越既有線路是常用的方法。連續梁與橋墩連接方式有兩種，一種是梁體通過橋梁支座將橋梁上部結構重量傳遞到橋梁下部結構，另外一種是梁體與橋墩澆筑為一個整體，即通常說的剛性連接，也叫鋼構橋。非剛性連接的普通連續梁橋采用懸臂、懸拼法施工，施工過程中通常要設置臨時固結支座，用以抵抗在永久支座不承受壓力的情況下承受梁體壓力和施工中不平衡彎矩，且在承受荷載的情況下容易拆除。

1 臨時固結的形式

臨時固結支座可在墩頂與梁底預埋鋼筋和支墩設置，當橋墩寬度不滿足要求或者懸臂較長時，可考慮在橋墩外沿縱橋向設置落地式臨時支墩支撐懸臂澆筑梁體。以上兩種方法可統稱為體內固結和體外固結。

無論是體內固結還是體外固結，其主要是解決施工過程中梁體豎向壓力傳遞和不平衡彎矩作用下的可能產生的受拉問題，實施中可通過鋼管柱、混凝土解決受壓，鋼筋、預應力筋來解決受拉。其形式又分為以下幾種。

體內固結：①墩頂預埋鋼筋和硫磺砂漿臨時固結墊塊組成的墩梁固結，其優點是結構簡單，梁體固結穩固安全，缺點為通過電熱熔化硫磺砂漿容易出現故障；②墩頂預埋鋼筋或預應力筋與砂筒組成的墩梁固結，優點是拆除方便，缺點是砂筒制作要求高，預應力施工要求高，卸載存在風險。

體外固結：①鋼管混凝土柱與預埋鋼筋組成的墩梁固結，墩身外縱橋向設置鋼管，鋼管下口與承臺預埋鋼筋焊接，鋼管上口預埋鋼筋與粱體連接，管內澆筑混凝土，優點是可適于較長的T構，可結合支架搭設，可承受較大不平衡荷載，缺點是鋼管柱與梁體斜向接觸面處理，管內需澆筑混凝土；②豎向預應力鋼筋與鋼管組合成墩梁固結，鋼管設置在承臺上，如高墩可與墩身設置橫向連接，鋼管內設置臨時預應力鋼筋，可通過預埋在承臺的P錨和在梁頂的錨具進行對拉。優點是可結合支架搭設利用，拆除方便。缺點是預應力安裝施工，施工要求高，卸載有一定安全風險。

圖1 體外固結

圖2 體內固結

2 臨時固結設計

2.1 工況分析

連續梁T構施工過程中，考慮正常施工的情況，有以下2種工況。

工況1：懸澆節段工況，即在澆筑混凝土時，考慮施工機具荷載和風荷載的不對稱作用，不同步澆筑節段混凝土的重量差為20t，即一車混凝土8m3。

工況2：掛籃行走工況，即在掛籃行走時，不同步移動掛籃，同時考慮施工機具荷載和風荷載的不對稱作用。

因澆筑與掛籃行走為不同工序，工況一與工況二不會同時出現，其荷載分別計算。非正常的偶然狀況出現時，考慮如下工況。

工況3：在懸澆最不利塊段時，即力與力臂乘積最大節段，以單側掛籃掉落為最不利狀態。

2.2 荷載與組合

計算最大不平衡彎矩考慮的荷載有：

①一側混凝土自重超重5%；

②一側施工線荷載為0.24kN/m2，另一側不考慮（即考慮機具、人群荷載偏載）；

③施工掛籃的動力系數，一側采用1.2，另一側采用0.8；

④一側風向上吹，風壓強度W=0.25kPa；

⑤混凝土澆筑不同步，控制在一車混凝土以內，20t，8m3；

⑥掛籃行走不同步，掛籃自重G；

⑦掛籃掉落，掛籃自重G。

根據工況分析及規范要求，可得荷載組合：

組合一：①+②+③+④

組合二：①+②+③+⑤

組合三：①+②+④+⑥，①+②+④+⑦

2.3 模型及計算

臨時固結支座設置要求永久支座不承受壓力，即兩個短距離支點的雙懸臂梁，既要承受支反力又要承受施工過程中的不平衡彎矩，受力模型如圖3所示。

圖3 受力模型

連續梁0#塊施工方案經濟比選【工程數量和費用預算】 表1

正常施工狀態時臨時固結均受壓，其中反力RB壓力最大，為確保安全僅考慮混凝土受力。當出現工況3的偶然情況時，以單側掛籃掉落為最不利狀態，此時計算考慮上部連續梁總重量和單個掛籃設計重量。

通過以上計算一是確定受壓材料，需要采用的混凝土標號或者鋼管柱的截面；二是確定受拉材料，采用的鋼筋型號根數或者預應力筋型號根數，從而來設計臨時固結。

3 體內固結與體外固結比選

以（60+100+60）m 單箱單室三跨預應力連續梁橋為例，標準節段12節，墩高14m，墩柱寬度4.2m，承臺平面尺寸13.8m×12m。

方案一：體外固結

利用承臺，選用直徑φ1.2m、壁厚1.4cm、長度14m的螺旋鋼管4根，前后各兩根置于承臺邊50cm，每根鋼管柱上下焊接70根共長2.75m直徑φ32鋼筋，管內澆筑C50混凝土。

方案二：體內固結

利用墩柱截面，在墩頂預埋65根4m長直徑φ32鋼筋，澆筑0.6m寬、0.7m高、3m長混凝土支墩4個。

3.1 經濟效果比選

結論：按照以上計算，一個0#塊臨時固結費用，方案二比方案一節省18.57萬元，即體內固結比體外固結節省18.57萬元。

方案比選分析表 表2

3.2 綜合比選

3.2.1 技術可行性分析

方案一：該方案技術上可行。需要承臺足夠大，或者設置臨時基礎，以提供支柱反力。

方案二：該方案技術上可行。但是需墩柱有足夠的橫向寬度，以保證能預埋抗拉鋼筋及設置臨時支墩。

3.2.2 安全可靠性分析

方案一：優點為可用于T構較長的連續梁，臨時支點間距較長，穩定性好。缺點為設置體外固結，其對墩高有一定限制，如墩柱過高，需考慮鋼管柱壓桿穩定，可在鋼管柱與墩柱間設置橫向連接件。

方案二：優點為施工可控，無墩高限制，缺點為臨時支點間距較短，大跨度連續梁安全系數低。

3.2.3 經濟合理性分析

通過經濟效果比選表，方案二優于方案一。

3.2.4 工期分析

方案一：施工周期較長，需在承臺預埋構件，安裝鋼管柱，灌注混凝土等。

方案二：施工周期較短，滿足施工要求。

根據以上綜合分析，連續梁跨度在一定范圍內，墩柱寬度足夠寬，可選用體內固結方案，滿足要求，且經濟性明顯。對于大跨度連續梁，計算考慮的不平衡彎矩大，建議采用體外固結。

4 結語

橋梁建設是基礎建設的重要組成部分，如何在保證橋梁的質量、安全前提下，優化方案設計是施工中需研究的重要內容。本文研究闡述了非鋼構橋T構施工的墩梁固結形式、設計原理，并對安全性、可行性及經濟性進行了比選，在鐵路、公路、市政工程類似橋梁施工時對臨時固結的認知、設計及選擇具有一定的參考價值。