跨南水北调总干渠桥梁墩梁固结方案设计

李 珲 ，马向东

（1.郑州市交通运输委员会，河南郑州450006；2.同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司，上海 200092）

1 工程概况

某跨南水北调总干渠桥桥梁，采用三跨变高度混凝土连续箱梁（见图1），跨径布置为：45+75+45=165（m）。根据规划确定的道路断面，桥梁按照道路桩号前进方向分左、中、右三幅布置，桥面宽度分别为22.5 m、20 m、25.5 m。主梁梁高按二次抛物线变化，梁高方程为：H=2.0(X/35.0)2+2.2(m)，跨中梁高2.0 m；支点梁高4.2 m。

常见的大跨度连续梁施工方案有满堂支架现浇法、悬臂施工法等。由于该桥跨越南水北调总干渠，南水北调相关部门为保证南水北调施工进度不受到上跨桥梁施工的影响，要求不得在总干渠内搭设施工支架。因此，南水北调相关部门要求所有上跨桥梁均采用悬臂施工方案。

2 方案探讨

连续梁桥在悬臂施工过程中必须采取措施将0号块和桥墩可靠地临时固结在一起，以避免因“T”构两侧的恒载不平衡而导致倾覆。常见的墩梁固结方案有：临时支墩法、托架法和竖向预应力临时固结法。

临时支墩法就是在承台顶设置几根钢管混凝土立柱，将上部结构施工期间的荷载通过立柱直接传递到基础中去。当承台尺寸较大，桥墩又不太高的时候，临时支墩法是悬臂施工时较好的选择。

托架法是在墩顶范围内设置托架，将上部结构的荷载首先传递到桥墩中，通过桥墩传递到基础中去。当承台尺寸较小而不足以布置临时支墩，或桥墩较高，临时支墩刚度偏小时，就可以采用托架法。托架不仅可以承受悬臂施工期间的不平衡荷载，同时还可以作为0号块的施工平台。

采用竖向预应力的墩梁临时锚固方案，是在桥墩两侧设置临时支座和临时锚固钢筋，通过临时支座的受压和锚固钢筋的受拉来达到固结的目的。

墩顶和梁底采用粗钢筋锚固的方法，需设置临时垫块，这些临时垫块，凿除时耗时较长，劳动强度大，且由于墩梁固结，悬浇时产生的不平衡力矩由墩身承担，因此在墩身设计时须增加很多抵抗不平衡力矩的钢筋。而且，很多根粗钢筋穿过0#块，使0#块中的钢筋和各种预应力管道相互干扰，不利于混凝土的浇筑和预应力管道的精确定位。

该桥主墩位于南水北调总干渠两侧一级马道与大堤间的二级边坡范围内。由于距离一级马道距离较短，若采用临时支墩法，则会影响一级马道施工和二级边坡的回填；托架会侵占一级马道净空，从而影响施工期间一级马道作为防汛临时通道的功能。因此，经多方讨论研究，并经南水北调相关部门批准，该项目最终采用了预应力墩梁固结方案。墩梁固结的施工过程为：

（1）主墩施工，并预埋预应力钢筋；

（2）搭设0号块支架并预压；

（3）施工0号块混凝土。混凝土强度及弹性模量达到设计要求后，张拉0号块纵横向预应力；

（4）张拉墩梁固结预应力，进行墩梁临时固结；

（5）拆除0号块支架，安装挂篮进行悬臂施工。

3 方案设计

桥梁跨径布置为45 m+75 m+45 m=165 m，其中0#块长度为12 m，1～2号块长度为3.0 m、3～9号节段均为3.5 m，跨中合龙段长度为2 m，边跨支架现浇段长6.38 m。每幅桥各有36个悬浇节段（0～9号节段），其中最大悬浇节段为右幅桥的1号节段，重量约为2171 kN。

3.1 临时固结结构

本文针对桥面最宽的右幅桥进行墩梁固结方案作些介绍，其临时固结结构如图2所示。

锚固钢筋采用 PSB930（GB/T 20065-2006），f/PK=930 MPa,钢筋直径32 mm，初始张拉力为50 kN，以张拉力控制。

临时支座宽0.4 m，分上、下两层，中间夹50 mm厚硫磺砂浆。硫磺砂浆的强度等级经现场配比试验确定不低于55 MPa。硫磺砂浆中预埋电阻丝，以便合拢后烧融硫磺砂浆层以拆除临时支座。

墩梁临时固结预应力钢筋，于墩顶处用连接器接长至梁顶锚固，体系转换时先将梁顶张拉锚头松开并拆下墩顶连接器，然后拆除临时支座。拆除临时支座时，采用电热法烧融硫磺砂浆，然后凿除临时支座。切除预应力钢筋在墩顶处的多余长度，墩身内预埋部分不予取出，并在预应力释放后对管道内灌浆。

3.2 临时固结方案计算

临时固结方案计算考虑的产生不平衡弯矩的工况有：

（1）一侧悬臂超方4%，一侧不超方；

（2）挂篮安装进度不一致，一侧挂篮已移至下一节段，另一侧仍在原位；

（3）考虑最大悬臂状态时，一侧挂篮坠落；

（4）两侧混凝土浇筑不同步，一侧多浇25%；可偏安全地取最大悬臂状态进行计算；

（5）材料堆放不平衡，一侧为100 kN，另一侧未堆放；偏安全地取最大悬臂状态进行计算；

（6）机具重量不平衡，一侧重100 kN，并计机具施工时的冲击系数0.2；偏安全地取最大悬臂状态进行计算；

（7）施工时两侧活载不平衡。

偏安全地将上述工况产生的不平衡弯矩叠加，作为悬臂施工的不平衡弯矩。经计算，不平衡弯矩为 32854 kN·m。

锚固钢筋的安全系数取1.7，则锚固钢筋产生的抵抗弯矩为60037 kN·m，安全系数λ=60037/32854=1.83＞1.7，满足要求；其中锚固钢筋的实际应力为262.9 MPa，安全系数为3.54；临时支座应力11.6 MPa，安全系数2.29。

4 讨论

（1）经计算分析，采用预应力粗钢筋和高强度硫磺砂浆临时支座的墩梁临时固结方案，完全满足施工期间的安全需求，且构造简单，施工方便。但应避免干扰结构内钢筋及预应力管道布置。

（2）墩梁锚固方案设计时，一般不考虑永久支座的受力，但实际上永久支座总会承担一部分荷载，可作为临时支座的安全储备。但根据参考文献，应尽量避免永久支座过早地承担荷载。

（3）在中跨合拢段劲性骨架安装并锁定后，应及时拆除临时支座。可在临时支座与墩顶混凝土间刷隔离剂，以加快临时支座的拆除从而减少跨中合拢段的施工时间。

（4）在拆除临时支座时，为避免熔融硫磺砂浆时对永久支座产生影响，可在临时支座与永久支座间设置一层石棉进行隔热。

[1]韩国栋，郭锐，余施泉.龙华松花江特大桥悬臂浇筑时墩梁临时固结与1#块的施工[J].森林工程，2008,(1).

[2]黄大寨,丁文在,吴定山.悬浇箱梁中常见的几种结构型式墩梁固结的优缺点[J].公路交通技术，2006,（6）.