滑行式脚手架在斜拉桥施工中的应用

穆川川

（和榆高速公路建设管理处，山西 左权 032600）

0 引言

共和斜拉桥是一种新型的、现代化的美丽的大都市的桥梁。作为沈阳市自西向东快速干线，它位于骨干铁路网络和北货场之间。这是236 m的双层单塔单平面预应力混凝土桥。随着塔墩主梁的完美组合，该桥呈现出了一个美丽的竖琴形，所以巨大而又简单的桥成为沈阳市的标志性建筑。在国内滑行式脚手架电气设备第一次被用于构建主梁类似的桥梁。

图1 共和斜拉桥的侧视图 (单位:m)

图1是为长236 m桥的正视图，它的西跨度为114 m，东跨度为120 m。图2示出了主梁的横截面图（只显示半部分）。主梁的宽度是32 m，该桥设计为六车道、2人行道和2条非机动车行道。该塔位于69.2 m高的主梁上，它的高度为82.3 m。桥梁和塔牢固地安装在平台。该塔是由实心的矩形部分和I形的横截面组成。

桥的每一侧上有16对拉索，分布在一个平面上。拉索固定在距离3.92 m塔和间隔6.66 m主梁上。斜率不同的拉索从30.45°～31.19°。该桥主墩采用薄壁箱形板。

图2 主梁的横断面图 （单位：cm）

1 施工方法

选择施工方法时，最初提出的是主梁悬臂现浇。在那时这是一个传统而又正确的选择。后来，由于一些原因和桥所处的环境发生改变，该桥梁建设项目推迟了。存在的主要问题之一是正在施工的哈尔滨至大连电气化铁路线要通过该桥的位置。需要指出的是，沿着这个铁路有一个高电压电源达27 500 V电位线要通过该桥下。这个高电压电源线对于建筑工人们及操作室都是非常危险的。因此，放弃了原建筑方案。根据铁路的实际分布，我们最后选择了另一种方法，使用滑动或移动模架。事实上，这种施工方法也多次用在传统设计的桥梁中，如连续桥梁。但是，这是第一次被用在斜拉桥中。同时也是第一次在大跨度斜拉桥中用可移动的脚手架设备的方法代替原来的悬臂施工方法。由于之前没有类似成熟的经验可供参考，在施工监控过程中存在着很多的困难。然而通过实践证明[1]，只需要8 d就可完成一组标准的混凝土试块组件。对于这样一个复杂的结构，说明了滑动模架的施工效果。共和桥中应用的新方法为斜拉桥的建设提供了新型的有价值的施工工艺。

2 移动式脚手架施工设备

使用移动模架作为建设平台，该平台是移动向前浇筑主梁混凝土。作为一个施工平台，脚手架在水平方向上由许多小的主梁组成。这些主梁通过横纵向连接在水平方向上一个集成稳定的平台。小梁的数量由垂直的高度和水平距离确定。钢管柱是由背梁和第四主梁，以及纵向方向上的主梁支撑[2]。

在施工的过程中，由于主梁的支撑平台聚集，移动模架承载着混凝土自重和施工荷载。主梁一节一节地在脚手架平台上浇筑。通常浇筑一个循环分为3部分。待这一个循环完成后，脚手架设备可向前方移动。使用这种方法有两个优点：第一，在水平方向有多个支撑点，很容易达到要求的横向刚度。因此，限制可移动脚手架的高度可以用来满足强度要求。在共和桥的施工中，脚手架的高度是1.5 m。相反地，如果采用这样的结构，共和斜拉桥采用单缆索悬臂法，为了满足强度要求，而需要悬臂梁的高度很高。在主梁的施工中，放弃悬臂梁的关键原因是桥下的高电压，悬臂梁的高度不可能达到那么高。二是节省时间。在混凝土的凝固过程中，工人可以准备下一个脚手架。这意味着工人可以在一个时间段做很多工作，以节省时间和加快建设。这种优势一直充分证明于共和桥建设中。如果悬臂梁在使用时，将需要12～13 d才能完成一个标准混凝土构件的凝结，然而使用移动模架法时，它仅仅需要8 d。

3 模拟施工监控

3.1 结构建模

在模拟施工过程时，通常用2D平面模型进行简化。在该模型中，用一个只受拉力的单元模拟拉索。而梁单元可以承受轴向力、剪切力和弯曲力，可以用来模拟主梁、塔、墩和墩台。

3.2 计算张拉力

为了确保拉索的张力施工后在一个合理的范围内，需要模拟成桥的优化张力[2]。在施工期间，每段都需要确定脚手架的提高高度及在混凝土浇筑之前和之后的张拉力。支撑和单悬吊系统，大大简化了计算。通过一个简单的计算，可以知道新浇筑段是如何影响之前的浇筑段，并且可以很容易地获得新浇筑段引起之前浇筑段的张拉力[3]。然后，计算出的力被施加整体模型，以避免出现不支撑段。在模型中不支撑段，由于以上原因在建模计算中大大简化，因为建立模型是非常耗时的。

4 施工工序

主梁分成32片。-1号至-15号属于西部主梁，1号至16号属于东部主梁，0号连接东西部主梁。0号段被分成3个部分，分两次浇筑。每个标准试件的浇筑不能松懈。主梁的施工过程分为9个步骤，具体如下。

4.1 0号段的施工

a)安装固定好临时墩和滑模，固定好插孔，调整模具平台。

b)一旦固定模板和钢筋的位置，0号段分3部分浇筑混凝土。

c)第一条索拉紧对称布置。

d)滑模降低，底部脚手架拆除。

4.2 1号段的施工

a)底部脚手架被起重机拉到指定的位置。

b)后锚固的分布梁通过脚手架固定。然后，变形精轧钢筋拉紧悬挂在脚手架0号段的顶部，如图3。

图3 1号段的施工过程

c)用螺栓固定脚手架，对称浇筑1号和-1号段梁。

d)对称拉紧2号拉索。延长贝雷结构中的桁梁和前梁，悬挂分布梁。

e)后鼻梁结束后，贝雷结构后面的桁梁可以卸下。

f)一旦移动模架设备放到位，底部的脚手架被拉到其指定位置。

4.3 2号段的施工

a)后锚固的分布梁固定在脚手架上，在1号段的顶部悬挂精轧螺纹钢的张拉挂脚手架。

b)用螺栓固定提升的脚手架。

c)对称浇筑2号和-2号段的混凝土，如图4。

图4 2号段的施工过程

4.4 3号段的施工

a)对称拉紧3号拉索。

b)释放2号段的脚手架设备，与此同时，降低前面的脚手架设备。

c)向前移动底部脚手架到3号位，移动设备固定在2号的顶部。把移动设备用螺栓固定在那个高度。

d)对称浇筑3号和-3号段的混凝土，如图5。

图5 3号段的施工过程

4.5 4号段的施工

a)4号拉锁对称拉紧。释放3号段的脚手架设备，与此同时，降低前面的脚手架设备。

b)向前移动底部脚手架到4号位，移动设备固定在3号的顶部。把移动设备用螺栓固定在那个高度。

c)用螺栓固定提升的脚手架。对称浇筑4号和-4号段的混凝土。

d)贝雷结构前移，对称拉紧5号拉索。

e)移动模架依据向下还是向前移动被分成5组。一旦可动脚手架设备放置到位时，底部脚手架被拉至其指定的位置，如图6。

4.6 5号～14号段的施工

图6 4号段的施工过程

其他部分可以通过上述步骤建筑。有上述步骤我们可以看到，一旦3个墩建好，脚手架即可向前，继而这一个循环完成。当2号墩结束后，我们可以充分利用凝固期间准备3号墩的脚手架设备，同样的方法，在3号墩结束后可以立即准备4号墩，这将大大地节省时间，只需要8 d就可以完成一个标准段的施工。

5 结论

a)在斜拉混凝土桥施工过程中首次采用移动模架。共和大桥的成功建设为建设大跨斜拉桥提供了有利的方法和宝贵的经验。

b)移动式脚手架设备可用于在大跨度斜拉桥主梁施工中。例如，在纵向空间和横向之间柱与梁的数量可以根据实际情况而改变。