青兰高速教子川大桥施工技术探讨

姜虎

(甘肃省交通厅工程处，甘肃兰州 730030)

青兰高速教子川大桥施工技术探讨

姜虎

(甘肃省交通厅工程处，甘肃兰州 730030)

结合青兰高速教子川大桥工程实例，从主体结构、分段托架、悬浇连续段挂篮、合龙段吊模施工等方面进行了阐述，分析讨论了托架及挂篮的设计要求，并在实际施工进程中证明了其设计的合理性和适用性，研究结果可为同类型桥梁设计施工及管理提供参考。

连续刚构桥梁，托架施工，挂篮施工

1 工程概况

青岛至兰州国家高速公路教子川大桥由左、右两幅分离式桥梁组成。主桥上部结构采用单箱单室预应力变截面箱梁，箱梁顶板宽12.0m，底板宽6.5m，箱梁根部断面梁高5.2m，跨中梁高2.3 m，梁底板下缘按抛物线变化。各墩“T”构除0号块与1号块外分9对现浇梁段，箱梁纵向分段长度为433.5m+534.5 m，中跨、边跨合龙段长度均为2.0m。对于主桥箱梁段的施工分为两部分:1)0号块、1号块和边跨现浇段置于墩顶托架上完成浇筑;2)剩下的2号～10号在施工时则采用挂篮悬臂法。

教子川大桥连续刚构起讫里程为K1365+399.25～K1366+050. 75，中心桩号为K1365+635，全长651.5 m。最大桥高78.3 m，主桥最大墩高73.1 m，主桥上部为(52+2×90+52)m预应力混凝土连续刚构，由一个单箱单室箱形断面组成。梁根部高度5.2 m，跨中和端部高度2.3 m，根部至合龙段梁底曲线按4次抛物线变化;底板厚0.7 m～0.3 m，腹板厚0.7 m，0.6 m，0.5 m，0.35 m。箱梁顶板宽12.0 m，底板宽6.5 m，翼缘板悬臂长2.75 m。除在墩顶0号块薄壁墩薄壁对应位置设置两个80 cm与墩壁等厚的横隔板外，箱梁其他部位不设横隔板。箱梁采用纵向及竖向双向预应力体系。横坡通过顶板形成2%双向横坡。

主桥箱梁除桥墩顶块件外，各单“T”箱梁均采用挂篮悬臂浇筑法施工。除0号块(长5.3 m)外分为10对梁段，即(1×4.35+ 4×3.5+5×4.5)m，中孔、次边跨合龙段长3.0m，边孔现浇段长6.38 m，边孔合龙段长2.0m。梁段最大重量为110 t。

主桥墩顶0号段长5.3 m，顶板厚40 cm，底板厚70 cm，梁高5.2 m。在薄壁墩薄壁对应位置设置两个80 cm与墩壁等厚的横隔板。1号段长4.35 m，腹板厚60 cm，顶板厚25 cm，底板厚从60 cm变化到54.2 cm。

由于墩身较高(均在70m以上)，0号段长度仅有5.3m，不能满足挂篮拼装需要，而(1+0+1)共长14 m，故0号段与1号段均计划采用托架施工。

其施工顺序为:墩身施工→托架安装→0号段施工→1号段施工。

2 托架设计及施工

2.1 托架设计

0号，1号梁段采用托架进行现浇施工。托架设置间距由墩梁轴线往两侧按照间距1.25m+1.25 m+0.5 m对称设置7根工字钢，在双肢墩之间全部为45a工字钢，之外即1号段底部为(63a+ 5×45a+63a)工字钢，之上横向按照间距42.5 cm(1号段)和85 cm (0号段)设置32a工字钢作为箱梁翼板和底板模板支撑，遇到墩身的那根工字钢型号为45a。翼板支架为槽钢焊接的钢桁架(见图1)，桁架纵向间距85 cm布置。托架起步段见图2。

图1 槽钢焊接钢桁架

2.2 托架纵向牛腿设计计算

1)荷载统计。

按照箱梁托架/支架布置情况，按最大截面钢筋混凝土进行分析，托架箱梁荷载统计见表1。

表1 箱梁自重荷载计算结果

2)模型建立。

利用有限元方法对其进行计算，其有限元模型如图3所示。

3)计算分析。

模型建立后经过计算得出各个承载构件的最大应力图，如图4，图5所示。

计算得出托架最大应力为110 MPa＜［σ］=140 MPa，满足强度要求。托架承受最大剪力τ=83 MPa＜［τ］=85 MPa，满足规范和使用要求。经过计算验证托架设计合理之后，开始下一步的托架施工安装准备。

图2 托架起步段图

图3 托架有限元模型

图4 牛腿鹰架正应力分布图（单位：MPa）

图5 托架剪应力分布图（单位：MPa）

2.3 托架预压

为了消除非弹性变形同时测定出托架的弹性变形量，需要为立模定标高提供参数。采用堆载砂包的方法在模架、模板组装就位后对支架进行完全模拟施工状态下的荷载加载试验［2］。具体方法为根据支架结构和需要的吨位情况布置施力位置，在支架顶面的四角、中心及分配梁的跨中等具代表性的位置布设观测点。

荷载试验采用沙包堆载法，其中沙包的堆载分6个等级: 0→50%σ→100%σ→120%σ→50%σ→0(σ为箱梁施工荷载)，进行测量记录，观察支架的受力情况。1 h观测一次，12 h观测一次，24 h再测量观察一次。根据实验结果作出悬臂的荷载—挠度曲线，提供接下来线性控制悬臂施工的力学依据，同时由试验得出的杆件内力可计算出实际施工中悬臂的实际承载能力，通过以上两点能获得更有效的悬臂使用安全系数，保证施工的安全进行。

3 挂篮施工

3.1 挂篮结构

主流的施工挂篮一般为菱形挂篮，其优势体现在拥有良好的承载能力及较大刚度的同时，机械化程度也较高，能够较便捷的操作。挂篮的主要组成部分包括主桁架、行走系统、锚固系统、吊带系统、底平台系统、模板系统。具体构造见图6和图7。

图6 挂篮结构示意图

图7 菱形挂篮图

3.2 挂篮拼装

挂篮各结构的拼接安装需按以下过程:首先需安装的构件有轨道→桁架片→主桁前后横梁桁片→主桁上下平联→地模平台→外模系统→内模系统→悬吊工作平台。纵向构件的张拉需在灌注完毕的混凝土强度达到100%满足设计强度，而挂篮移动则要等待张拉后压浆，这时需保证压浆强度达到设计强度的75%，完成后开始下一段。

3.3 挂篮试验

为了保证挂篮施工安全，需对其实际承载能力及在梁段荷载作用下的变形进行测定，荷载加载开始于挂篮拼装完毕，按照最不利施工荷载对梁段进行等效加载，测定指标为荷载作用下的挂篮挠度和相对应的控制杆件内力。根据实验结果作出挂篮的荷载—挠度曲线，提供接下来线性控制悬臂施工的力学依据，同时试验得出的杆件内力可计算出实际施工中挂篮的实际承载能力，通过以上两点能获得更有效的挂篮使用安全系数，保证施工的安全进行。现阶段常用的荷载加载方法有沙包堆积模拟加载。

4 结语

该工程工程量大，路线较长且施工地形复杂，施工时存在较多的技术难点，为保证高速公路大桥施工的质量和安全，设计采用托架施工完成梁段，挂篮施工方法完成悬浇连续段，最后合龙段则利用挂篮底模吊架施工。根据托架设计及挂篮的组成，通过相关软件计算了在实际荷载下的托架及挂篮的安全性能，证明其满足相关安全要求。实践证明，教子川大桥采用的托架挂篮施工方法安全且质量进度可控，在高速公路大桥施工中有较高实用价值。

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Research on construction technology of Jiaozichuan bridge in Qingdao to Lanzhou highway

Jiang Hu

(Communication Department of Gansu Province，Lanzhou 730030，China)

From Jiaozichuan bridge along Qingdao-Lanzhou highway，the paper illustrates from themain structures，piecewise bracket，cantilever at continuous hanging basket，and hanging framework at closure sections，analyzes the design requirements for the bracket and hanging basket，proves its design to be reasonable and adoptable in the construction process，and its research result can provide some reference for the design and management of similar bridges.

continuous rigid bridge，bracket construction，hanging basket construction

U445

A

1009-6825(2015)29-0178-03

2015-08-08

姜 虎(1980-)，男，工程师