白洋長江公路大橋北塔上橫梁施工技術

陳偉

摘要 湖北白洋長江公路大橋北索塔采用鋼筋混凝土門型框架結構，索塔設上下兩道橫梁。文章簡要闡述了白洋長江公路大橋北索塔上橫梁塔梁同步空中膺架法現澆施工工藝，上橫梁分兩次澆筑。采用有限元分析軟件進行施工過程模擬分析，選擇最佳的預應力分批張拉方案，輕量化現澆膺架設計，降低上橫梁混凝土開裂的風險，保證施工質量，可為類似工程提供借鑒和參考。

關鍵詞 公路橋梁;上橫梁;施工技術

中圖分類號 U445.4 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）01-0174-03

0 引言

白洋長江公路大橋是宜昌至張家界公路在湖北省宜昌市境內跨越長江的通道，是國家高速G59的控制線節點工程，是湖北省骨架公路網中的重要組成部分。白洋長江公路大橋于2016年8月動工興建，2019年11月主橋合龍，2020年10月交工驗收，2021年2月9日通車試運營。白洋長江公路大橋主橋為主跨1 000 m的單跨鋼桁梁懸索橋，北索塔上橫梁塔梁采用同步空中膺架法現澆施工工藝，施工經驗具有一定的參考價值。

1 工程概況

白洋長江公路大橋北索塔采用鋼筋混凝土門型框架結構，塔高142.5 m，混凝土標號C50。索塔共設上下兩道橫梁，其中上橫梁采用單箱單室截面預應力鋼筋混凝土結構，橫梁寬7.0 m，高7.0 m，底面長度31.18 m，混凝土總方量約1 550 m3，橫梁底部設置1.5 m裝飾塊。梁內共布置50束15.2-19低松弛預應力鋼絞線，錨固點設在塔柱外側壁。北索塔上橫梁構造設計見圖1。

2 總體施工方案概述

根據現場實際施工條件，北索塔上橫梁采用空中膺架、塔梁同步澆筑方案，共分兩層澆筑，其中裝飾塊水平層1.5 m+上橫梁第一次3.5 m同塔柱31#節段一次澆筑，剩余上橫梁3.5 m與塔柱32#節段同步澆筑，塔柱側面的豎向裝飾塊在上橫梁施工完成后進行澆筑。混凝土澆筑完成，分批張拉預應力鋼束。

3 主要施工方法

3.1 現澆支架設計及施工

上橫梁支架采用斜腿支撐系統，主要由鋼管斜腿、縱向撐桿、柱間平聯、卸荷砂筒、型鋼縱橫梁、貝雷架及工字鋼分配梁等組成。

斜腿支撐系統由6根Φ820×10 mm鋼管及6排（單側三排）2[40b型鋼共同組成斜腿體系，縱橫橋軸向均按3×2布設，鋼管間采用法蘭盤連接;鋼管斜腿縱向布置3道Φ325×8 mm鋼管平聯，與鋼管立柱形成剛架結構，型鋼斜腿縱向采用[40b組成平聯;三排斜腿兩側排斜腿布置塔柱腹板上，中間排布置在塔柱中軸線上[1]。

斜腿根部設塔柱間橫向撐桿，塔內設塔內橫撐（根部塔柱內腔內對應設置塔內橫撐），均采用Φ630×

8 mm鋼管;鋼管立柱頂端布設2I56b工字鋼橫梁，橫梁上安置卸載沙筒，沙筒上布設2I56b工字鋼縱向分配梁，縱向分配梁上安設貝雷梁作為橫向分配梁（22片）。在貝雷梁上布設縱向2I25b工字鋼，工字鋼上再分配橫向I10的工字鋼作加勁肋，最后在I10工字鋼上鋪設6 mm鋼板形成底模。支架鋼材材質均為Q235。現澆支架總體設計見圖2。

采用Midas civil有限元分析軟件整體建模分析，現澆支架各桿件最不利荷載作用下應力均小于規范設計允許應力，支架整體最大變形19 mm（見圖3），一階屈曲穩定荷載系數為11.9>4（見圖4），整體強度、剛度及穩定性滿足施工要求。

為減少高空作業安全風險，提高支架焊接質量和安裝效率，三角斜腿膺架采用廠內預裝成排架，運至現場后利用索塔施工塔吊分片進行吊裝安裝，然后依次吊裝安裝貝雷梁、型鋼分配梁及模板系統。考慮支架整體剛度較大，施工過程中未對支架進行預壓，僅根據支架彈性變形模擬計算結果，在底模安裝前進行支架預拱度設置（見圖5）。

3.2 模板系統及鋼筋安裝施工

上橫梁模板分為底板底模板（含裝飾塊底板）、頂板底模板及側模施工。底板底模采用現澆膺架支架支撐，頂板底模采用橫梁內滿堂式腳手架支撐。橫梁外模板采用定型鋼模板，厚度6 mm，內側模板采用大塊組合鋼模板，倒角位置采用異性鋼模，頂板底模板采用1.5 cm竹膠板，10×10 cm木方按30 cm間距布置小分配梁，順橋向采用I10型鋼大分配梁，安裝均采用塔吊進行分塊定位安裝。模板安裝完成后，同時綁扎橫梁鋼筋和塔柱31#、32#節段鋼筋，橫梁鋼筋先綁扎裝飾塊、橫梁底板及腹板鋼筋，第一次混凝土澆筑完成后，再綁扎橫梁頂板鋼筋[2]。

3.3 混凝土分層澆筑施工

上橫梁混凝土由2臺地泵通過分別附著布置在上、下游塔柱上的泵管垂直泵送至上橫梁。通対泵管向上橫梁及對應塔柱內布料，布料區域范圍利用泵管、三通管和軟管進行調整。在進行混凝土澆筑時，分層進行澆筑，每層澆筑厚度不大于30 cm。每次混凝土澆筑完成后，采用已布置的上橫梁自動噴淋養護系統進行14天灑水保濕養護。

3.4 預應力施工

該橋上橫梁預應力束均設計為通長束，設計數量為50束15.2-19低松弛預應力鋼絞線，其分布位置主要為上橫梁底部32束，頂部18束，錨下張拉控制應力為0.75Rby=1 395 MPa，每束張拉力為3 686 kN。鋼束錨固端分別位于塔柱31#、32#節段外側壁。為降低上橫梁底板混凝土在第二次混凝土澆筑過程中的開裂風險，采用有限元分析軟件分別對預應力鋼束不同的張拉工況進行模擬分析，選擇最佳張拉順序，確定最佳張拉方案（見圖6）。

上橫梁混凝土澆筑完成后，對混凝土進行連續7天24 h保濕養護，待混凝土強度達到設計要求的90%以上時開始第一批16束預應力張拉施工。張拉采用智能張拉系統按以下順序和原則進行：先從靠近底板中部向上、下緣依次張拉，底板兩側同一高度預應力鋼束對稱張拉。第二次混凝土澆筑完成后張拉頂板、腹板18束鋼束，張拉順序與原則與第一批張拉鋼束相同，最后張拉腹板底部第三批16束鋼束。每批次張拉完成后24 h內完成預應力管道壓漿和封錨，完成上橫梁全部施工[3]。

4 結語

通過白洋長江公路大橋北塔上橫梁空中膺架設計與施工方案，介紹了上橫梁支架的總體設計及上橫梁施工。從工程實際實施效果來看，對剛度較大的空中膺架不進行預壓，僅根據支架彈性變形模擬計算結果進行底模預抬，上橫梁混凝土澆筑后各項指標滿足設計規范要求。通過有限元分析軟件對預應力張拉方案的不同張拉工況進行模擬計算和對比分析，選擇最優張拉方案，不僅能減小支架荷載，提高施工安全性，同時能最大限度降低上橫梁底板混凝土開裂風險。

參考文獻

[1]趙成貴.公安長江大橋主塔上橫梁施工技術[J].上海公路，2019（3）：41-45+4.

[2]張德致，張敏，代皓，等.黃岡公鐵兩用長江大橋橋塔上橫梁施工技術[J].橋梁建設，2013（3）：5-10.

[3]薛光雄.公路橋梁施工系列手冊：懸索橋[M].北京：人民交通出版社，2014.