山区高墩连续刚构桥边跨现浇段支架设计

　　摘要：本文主要结合一直从事多年的工作实践，对山区跨河跨谷高墩连续刚构桥，边跨现浇段支架搭设困难，材料用量大进行了实施操作。分析了地形，大胆采用无支撑支架法，将边跨现浇段和合拢段一起浇注，节约了大量支架材料。
　　关键词：无支撑支架;施工；
　　1工程概况
　　随着桥梁施工技术发展，我国在高墩、大跨连续刚构桥梁施工技术方面积累了丰富的经验，但在实际施工生产过程中，施工工期、施工环境、施工安全、自然条件以及其他不可预见因素影响下，施工单位的施工方案选择、机械设备投入成为施工中的关键因素。
　　福建某工程大桥处于崇山峻岭之中，集高墩、大跨连续钢构于一体。主墩自箱梁顶至原地面69.0m，现浇段长9.84m，混凝土总方量为105.4m3，合拢段长度为2.0m，混凝土总方量为17.64m3。
　　山区间地势陡峭，地形复杂，处理基础比较困难。按设计搭设满堂支架很困难，同时支架的整体稳定性安全问题，满足工期要求。但雨季、台风、暴雨等不良的气候条件也是影响大桥施工的因素。
　　经过合理安排，精心组织，克服诸多的不利因素影响，该桥边跨现浇段利用现浇合拢体吊模施工，自2007年12月15日开始施工现浇段至2008年2月1日施工2个现浇合拢段。
　　
　　2工法特点
　　2.1工作平台大，多工种交叉作业，满空间作业，效率高、成本低；
　　2.2不必拼装高支架，施工安全、施工速度快；
　　2.3采用无支撑支架施工，受地形限制小，不存在基础处理，节约施工工期；
　　2.4全部为钢构件连接，采用精轧螺纹钢悬吊，可精确而方便的调整标高；
　　2.5使用拼装支架的原材料少，节约施工成本；
　　2.6取消了边跨合拢段，现浇段、合拢段整体浇注，减少工序，节约工期。
　　3使用范围
　　本工法适用于跨越高墩、深水、繁忙的河道及地形复杂的山区。
　　4工艺原理
　　无支撑支架法的吊模边跨现浇（合拢）段施工，即不拼装架立浇注边跨现浇段的支架。　　
　　在悬臂浇注的最后一节悬浇箱梁和边墩盖梁上各设立一个支撑点，两支撑点上架立12片贝雷梁，现浇段和合拢段的施工荷载、自身荷载、结构荷载等由底板下桁架片承受，作用在底纵梁上荷载，之后传递至支架前后横梁上，通过吊带传递给贝雷梁承受。见图1五、主要材料设备见表1。具体部位见图2
　　
　　
　　表1无支架悬吊系统主要设备材料
   

　　图2悬吊支架图
　　5施工工艺
　　5.1工艺流程

　　工艺流程图
　　
　　5.2支架设计
　　支架是现浇段施工的主要承重结构，其设计合理与否将直接关系到施工的安全和施工的成败，故必须精心设计，周密计算，严格检算每个部件。设计时应充分考虑受力构件的材料，所选材料要能够承受静荷载和动荷载，同时自身重量不得太重，增加箱梁的承重力；根据箱梁断面，在腹板位置的荷载最大，承重构件要加强；在边墩盖梁上的支点不可偏离盖梁中心太远，同时也不可影响到现浇段钢筋和模板的安装以及预应力的张拉。
　　5.2.1支架设计程序
　　⑴根据箱梁断面面积和第一次浇注位置，考虑施工荷载等确定设计荷载；
　　⑵确定底纵梁的材料和平面摆放位置；
　　⑶选择底横梁的吊点位置和材料；
　　⑷依据吊点处反力选择吊杆数量、位置、材料；
　　⑸根据承重力确定顶纵梁的材料、数量、材料。
　　⑹优化构件的选材、数量、位置。
　　6.2.2检算各部位构件
　　⑴贝雷梁、底桁架片纵梁、下槽钢组合横梁主要承受均布垂直荷载，即为抗弯构件，主要检算应力、剪力、刚度；
　　⑵吊杆主要承受垂直拉力，即为抗拉构件，主要检算拉应力；
　　⑶边墩盖梁上的钢支架立柱主要承受垂直压力，即为压弯构件，主要检算压应力、稳定性。
　　利用结构力学建立模型和受力检算，支架系统的各部位构件全部审核通过后，即可按设计图纸进行支架的加工安装。
　　5.3箱梁检算
　　箱梁自身的检算是最关键的，无论何种施工方案均不能对已施工的悬浇段造成危害。对已浇注完成的每个箱梁块段均要检算，同时对主桥的墩身进行检算。
　　5.4检算程序
　　⑴对已浇注完成的主墩墩身和17个悬浇箱梁块段建立整体模型；
　　⑵依据支架设计过程中，在箱梁上的支点反力，对模型施加荷载；
　　5.5检算内容
　　⑴墩身主要承受悬臂垂直荷载，即为压弯构件，主要检算应力、稳定性；
　　⑵箱梁块段（每个块段预应力不同）主要承受垂直荷载，即为悬臂受压构件，主要检算每个箱梁块段剪力、下沉值；
　　利用桥梁博士软件建立施工过程模型，检算墩身和箱梁块段均能满足要求。
　　5.6支架安装、预压、调整
　　按照支架设计计算书中各部位构件材料进行支架的加工安装，严格按照设计书的图纸和内容施工。特别是对关键部位、关键节点的施工，焊接要饱满，平整，无烧伤，做到每道缝必检，做到“眼看、尺量、仪测”保证支架的施工质量。
　　在支架搭设完成后，仔细认真检查支架，构件数量是否正确，支点位置是否与设计相符，各个连接节点的连接是否牢固可靠，同时填报关键部位的外观描述。
　　根据箱梁的截面构造，确定与箱梁实际最相近的预压方案，各压点均匀对称布置压重，建立预压测量点。由于第二次浇注是在第一次浇注砼达到设计强度的90%，同时底板预应力张拉50%，根据第一次浇注完成部分相当于已经架通的倒∏梁，自身可以承受第二次浇注砼重量。由此预压重量为第一次浇注砼时的重量。
　　用水准仪测出预压前的初始高程；加载到50%时，测出各测点的高程；继续加载到100%，测出各测点的高程；加载至砼重量的120%时，再测出各测点的高程，荷载持荷24h，再测出各测点的高程，如高程不再变化，然后卸载至完毕，再测出各测点的高程。加载过程中，有专人对支架的各部位进行检查，特别是关键部位要与预压之前的描述进行比较，发现问题立即停止加载，处理完毕并确认安全后继续加载。[!--empirenews.page--]
　　预压过程中采用在另一端配重，在主墩的中跨放置两个水箱，根据预压荷载等级在水箱中分级的注入一定数量的水，但要保证箱梁两端加载力矩平衡。
　　通过对几组数据的统计和比较，分析出支架的非弹性变形和弹性变形，用于支架立模高程的调整。
　　根据预压数据进行支架高程的调整，设置箱梁现浇段和合拢段预抬值。
　　5.7第一次浇注砼的过程
　　模板安装、底板和腹板钢筋安装、预留管道安装、浇注第一次砼的工艺与悬浇段的工艺相同，在此不再赘述。
　　5.8预应力的张拉
　　混凝土强度达到设计强度的90%以上后，按设计图纸进行底板穿钢绞线束、预应力的张拉，张拉顺序严格按图纸规定的顺序先长后短、均匀对称张拉。在张拉全过程中，施工现场由技术人员进行全过程指导，并按规定在现场填写好张拉记录表，以有效控制施工质量。
　　预应力张拉采用张拉力和伸长量双控，以张拉力控制为主，以伸长量作为核验，伸长值与理论值偏差不超过6%。当伸长值与理论值相差超过6%时，应分析查找原因，根据不同的原因采取不同的措施处理。
　　底板预应力张拉至设计张拉应力的50%暂时锚固。
　　5.9第二次浇注砼过程
　　底板预应力暂时锚固后，开始安装顶板底模，顶板钢筋安装、预留管道安装等工序。上述工序的工艺与悬浇段的工艺相同，在此不再赘述。
　　5.10预应力的张拉
　　混凝土强度达到设计强度的90%以上后，按设计图纸进行其余钢绞线穿束、预应力张拉，张拉顺序按图纸规定的顺序先长后短、先下后上、均匀对称张拉。
　　同时对底板预应力筋进行补张拉至应力的100%，同时与理论伸长量比较。
　　
　　6劳动力组织（表3）
　　表3劳动力组织

　　7安全措施
　　7.1贝雷片拼装贝雷梁时，贝雷插销要安装安全销，且三片横向连接牢固，连接片间距不可太远。
　　7.2贝雷梁向边墩盖梁推进时，贝雷梁后部在箱梁上配重足够，避免翻掉。
　　7.3边墩盖梁上的钢支架支撑与边墩盖梁要固结，避免受偏压时发生滑脱。
　　7.4钢材组装成的悬吊支架为导电体，要配备专业电工，指导安全用电，电焊机线、电线经常检查，避免发生漏电、短路引发事故。
　　7.5施工人员上支架之前，必须经过培训。工作时间不得推搡打闹，严禁酒后上桥作业。
　　7.6门架运输材料的起吊由专业人员操作，必须经过专业培训。大风、下雨天气严禁操作。
　　7.7浇注砼过程中，倾倒砼要高差小，幅度不宜太大，避免发生大的振动，影响支架的安全。
　　7.8施工前对工人进行操作培训，使其在工作中安全生产。
　　8经济和社会效益
　　8.1现浇段的设计施工方案为满堂支架，按设计搭设如此高的支架要6人最少要30天。采用了悬吊支架方案，实际安装完成仅4人用了10天完成，同时在浇注完成的箱梁上施工，避免了高空作业，安全得到了保证，在人工费、材料费、租赁费和机械台班费等节约了75.8万元以上，取得了良好的经济效益。
　　8.2搭设支架节约20天工期，同时取消了边跨合拢段节约工期近20天，共计节约工期40天，取得了业主的高度评价。
　　
　　8.3为今后高难度的技术问题解决提供可参考的宝贵经验，本项技术成果在全温州段受到了各个施工单位的参观，为公司争得了社会影响。
　　9工程实例
　　该工程大桥，主桥为72+122＋72m的单箱单室、变高、变截面、三向预应力砼连续钢构现浇箱梁，箱梁顶宽12.0m，引桥为8跨35米组合箱梁和2跨30米箱梁，桥全长610.32米。全桥混凝土圬工总量30014m3.。边墩前方的地势比较陡峭，边墩前方在距离墩柱4.5m左右处，自原地面到盖梁顶60多米高，是全段内边墩支架最高的，是全线的控制工程之一。
　　该桥的重难点就是边跨现浇段的施工。边跨现浇段和合拢段合计共11.98米，重量320t，长度长，重量重，山区地势陡峻，地形复杂，施工难度大。在质量、安全方面不允许出现任何差错。
　　为保证按时完成施工任务，结合本桥的工程特点，施工单位采取了科学组织、精密计算开展突击施工，现浇合拢段（包括支架搭设）实际施工工期平均30天/个。

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