多倉室非對稱橋梁施工技術

林桂楓

(中國鐵建大橋工程局集團有限公司 大連市 116000)

1 工程簡介

大連某已完工多倉室非對稱混凝土箱梁橋梁工程，為無背索斜拉橋和異形拱橋協作體系，跨徑布置為兩跨40+90=130m。橋寬39～43m。主梁為預應力混凝土現澆箱梁。梁高跨中2.7m，墩頂左右各21m范圍內漸變到3.8m，2號橋臺拱腳附近1.5m范圍內漸變到3.8m；頂板厚0.3m；底板厚0.22m，在墩臺附近底板厚變為0.42m；標準腹板厚0.45m，在0號臺、1號橋墩處腹板設置漸變段、等厚段，寬度為0.8m。如圖1、圖2所示。

圖1 立面圖(單位：mm)

圖2 平面圖(單位：mm)

本橋主梁共有各箱室間不聯通箱室結構124個，如圖3、圖4所示，尺寸差別很大，自重更是達到22906.4t，較普通混凝土箱梁重3倍以上[1]。

圖3 FF-F橫斷面(與施工圖相對應)

圖4 整體主梁全部124個箱室平面剖面圖

2 全橋施工過程解析

由于該橋為協作體系受力，為高次超靜定、不對稱結構，施工過程順序調整，會影響到整個受力系統發生變化。選擇何時架、何時張拉及張拉順序，在滿足結構受力和線型上設計要求的前提下，避免箱梁出現應力裂縫，確保后期定尺吊索的順利安裝。因此在箱梁施工前需要周密分析，保證結構在施工過程中和成橋后的應力和應變在規范允許的范圍之內[2]。

2.1 施工過程分解

在張拉吊索之前主梁施工完成后，主梁的自重由支架承擔，張拉完吊索并撤除支架后，主梁的自重由主梁、拱肋、主塔、拉索及吊索共同承擔，此時可能會導致主梁整體應力及形變過大[3]，因此支架撤除的時機關系到橋梁的受力、變形和整體施工的安全性，在對施工順序方案進行多次施工力學模擬比選、綜合考慮工地的實際情況、基于盡量使結構受力平衡的前提下，通過理論計算及分析，確定了關鍵環節選擇[4]。步驟如下：

(1)步驟一：進行混凝土主梁的澆注，兩拱腳處梁的混凝土需同拱腳混凝土一起澆注。澆注主塔過程中監測支架的變形，同時在主塔內安裝應力測試元件、溫度測試元件和設置位移觀測點[5]。如圖5所示。

圖5 主梁混凝土澆注結構示意圖

(2)步驟二：搭設橋塔施工支架，分段澆注橋塔混凝土，并張拉橋塔鋼束。分段掛索并進行初張拉。如圖6所示。

圖6 橋塔混凝土澆注示意圖

(3)步驟三：拆除橋塔支架。澆注混凝土拱腳，預埋拱腳段鋼箱拱，并分節吊裝其余部分鋼箱拱。如圖7所示。

圖7 拱腳混凝土澆注結構示意圖

(4)步驟四：安裝余下吊索，分段張拉吊索，張拉拉索，首先拆除拱肋支架后，再次調整索力，待索力達到成橋索力后，拆除梁部支架。最后進行橋面系施工。如圖8所示。

圖8 拆除拱肋支架后示意圖

2.2 計算施工預拱度及鋼錨箱修正坐標

通過模擬計算，如圖9所示，參照國內外橋梁規范，在計算主梁撓度和變形時，計算恒載撓度值為各階段的恒載、主梁、索力、預應力和混凝土收縮徐變產生的撓度累計之和，包括基礎、墩臺變形，但未包括支架變形和溫度變化產生的撓度。得出結果見表1、表2[6]。

圖9 MIDAS有限元計算模型圖

表2 拉索主梁上鋼錨箱修正坐標

3 多倉室非對稱混凝土箱梁具體施工過程

3.1 回填結構層設計

支架搭設前先對地基進行處理，對支架搭設范圍內進行換填、整平、振動碾壓，保證地基有良好的承載能力。

表3 回填結構層基層

采用東南大學路面設計軟件(公路路面設計程序系統HPDS)計算地基承載力為62.3MPa≥1.5×39.298=58.947MPa(取1.5倍安全系數)[7]。

工程部分位置存在細砂層，土方回填到標高為-0.35m時，擾動后會引起流砂出現滲水現象，基坑出現滲水。為保證地基承載力達到要求及防止凍融現象發生，采用大塊石換填方案[8]。

3.2 支架搭設

根據設計相關要求及本工程的實際情況，所有地段地基處理后均采用碗扣式滿堂支架作為預應力混凝土箱梁的支撐體系，支架平均搭設高度2.5～3.5m。經計算，本工程上部結構自重為22906.4t，基礎地基承載力為39.3MPa。支架搭設寬度為箱梁寬加兩側各加1.2m的操作空間，對于不同的梁高，采用不同的支架搭設方式。主要采用立桿橫橋向間距×縱橋向間距×橫桿步距為45cm×45cm×60cm布置形式的支架結構體系。如圖10所示。

圖10 滿堂式碗扣腳手支架效果圖

為增大體系穩定，滿堂腳手架應在架體外側四周及內部縱、橫向每隔三排由底至頂設置連續豎向剪刀撐，并在架頂部設置連續水平剪刀撐。

3.3 內模設計施工

因結構箱室達124個，且因非對稱的結構，導致箱梁內部受力分部不均勻，相差較大，此處為該橋施工的難點之一。一旦前期準備不足，很容易產生安全隱患。經分析采用木模版較為經濟。內模內側縱橋向方向滿6cm×9cm方木，間距6cm，橫橋向10cm×15cm木龍骨每60cm一道，木龍骨橫向設10cm×15cm木支撐橫向頂60cm一道，豎向設10cm×15cm木支撐立頂60cm一道。如圖11所示。

圖11 內模示意圖

3.4 側模設計施工

側模版，支架頂部的承重縱梁采用在每排立桿頂托上橫橋向鋪設通長10cm×15cm方木，縱橋向鋪設6cm×9cm方木，間距6cm，木方上鋪設1.5cm竹膠板作為底模。如圖12所示。

圖12 側模示意圖

3.5 支架拆除

待混凝土預應力施工完畢，漿體強度達到規定要求后，先對箱梁局部進行脫架[9]，按照先支后拆、后支先拆、先拆非承重后拆承重的原則，從橋塔支架搭設點開始脫架，再按跨中向兩側對稱的順序，均勻、有序地進行拆除。拆除過程中，還需實時監測箱梁的局部形變是否過大，是否存在早拆、錯拆的行為。

4 結束語

通過施工前的分析，施工過程中對難點的技術把控及拆除時的嚴格有序，保證了該項目作為異型橋梁，在同類項目參考不足的前提下，順利安全地完工，并為以后類似項目的建設，提供了參考辦法。