连续梁大边跨直线段支架挂篮组合施工关键技术研究

樊立龙

（中国铁建大桥工程局集团有限公司 天津 300300）

1 引言

混凝土连续梁是铁路和公路交通常采用结构形式[1-2]。连续梁一般采用挂篮悬臂施工，从墩顶0＃块向两侧挂篮对称前移施工，边跨直线段采用支架全节段现浇[3-4]。但在某些特殊环境下，因无法搭设支架或直线段过长搭设的支架无法满足时，将会面临直线段不对称悬臂施工难题[5]。本文以福平铁路平潭海峡公铁两用大桥B42＃～B50＃墩公路梁施工为例，对连续梁边跨20.9 m直线段采用支架和悬臂挂篮组合施工方案进行分析研究。

2 工程概况

新建福州至平潭铁路平潭海峡公铁两用大桥从长乐市松下下海，依次途经人屿岛、长屿岛、小练岛、大练岛，在平潭岛苏澳上岸，大桥全长16.3 km。其中大桥北东口水道段B42＃～B50＃公路梁原设计为（40.6+6×64+40.6）m连续梁，由于海底地形、地质复杂，B43＃墩位于海底裸岩陡坡上，坡度达51°，施工极其困难，为保护海洋环境和便于施工，遂将孔跨变更为（64+40.6+5×64+40.6）m[6]。

该联连续梁边跨64 m共计14个节段。为使T构能平衡施工，悬臂T构施工10个节段，其余节段为直线段，长20.9 m。按常规方法连续梁边跨直线段一般为搭设满堂支架或立柱式支架现浇施工[7-8]。但本桥B42墩位处水深40多米，海流急促，海底地质及地形复杂，不具备海床面搭设支架条件，只能从承台上搭设支架向外伸出施工。但20.9 m直线段，外伸的支架无法满足直线段施工。因此，通过研究分析，现场拟采用钢管支架现浇+挂篮悬臂施工的组合方法，其中支架现浇段分2节（9.2 m+5.7 m）施工，挂篮悬臂分2节（3.5 m+2.5 m）施工。

3 大边跨直线段施工关键技术

3.1 总体施工方案

本边跨现浇直线段，总长20.9 m，采用钢管支架现浇+挂篮悬臂施工的组合方法。支架现浇段分2节（9.2+5.7）m施工，挂篮悬臂分（3.5+2.5）m施工，总体施工步骤为[9-11]:

（1）浮吊整体吊装搭设梁端两侧侧边跨现浇支架。

（2）浇筑梁端左侧侧边跨现浇段（7.85 m），浇筑右侧边跨现浇段第A14a节（9.2 m）。

（3）施工梁端两侧之间临时支撑混凝土块，按照设计将梁端两侧已完成的现浇梁用预埋精轧螺纹钢连接起来并压重。

（4）浇筑64 m边跨现浇段第A13a节（5.7 m）。

（5）在64 m直线段现浇梁上拼装挂篮，悬臂浇筑A12a节3.5 m箱梁。

（6）挂篮前移，浇筑A11a节2.5 m合龙段。

（7）合龙完成后拆除支架、挂篮等。

本边跨施工中支架结构设计、梁端两侧现浇段对拉、压重施工、直线段施工、线形监控为关键工艺，文中重点介绍；其余支架搭设、挂篮安装、行走、拆除为常规工艺，文中不一一展开叙述。

3.2 支架结构形式

现浇支架采用异型倒梯形钢管支架体系，挂篮采用常规三角挂篮[12-13]。支架体系支撑在承台面上，结构布置如图1所示。结构从下向上依次为:

图1 大边跨现浇支架立面图

（1）φ1420×14 mm钢管:底部纵向间距3.5 m，顶部纵向间距8.313 m，横向间距（7.1+6.91+6.91+7.1）m，纵横向平联采用φ630×8 mm钢管。

（2）铁路梁对应位置采用φ630×8 mm平联管将铁路梁两边的立柱连接成一体。

（3）横梁:前后排均使用2HN900×300型钢。

（4）纵梁:采用单HN900×300型钢，箱梁腹板下面纵梁为双拼，其余为单拼，横向间距（3.0+1.2+1.6+1.775+1.775+1.6+1.2+2.5+1.924 5）m×2。

（5）横向分配梁:横梁支撑在承重纵梁上，采用HN350×175型钢，纵向间距0.75 m，支架前端加强布置。

（6）纵向分配梁:12.6工字钢，腹板及底板下间距0.4 m，翼缘板下间距0.6 m。

（7）底模板:面板厚10 mm钢模板。

3.3 支架验算

支架验算采用Midas Civil进行整体建模验算，钢管底部采用固结，荷载采用单元及节点荷载添加。计算模型如图2所示。

支架结构验算时，强度计算按照承载能力极限状态验算，刚度计算按照正常使用极限状态验算，荷载取值按现行规范。因大桥位于台风区，施工季节受台风影响，风荷载按14级风速考虑，风速为45.4 m/s。计算工况见表1。

图2 支架整体计算模型

表1 验算工况及内容

经验算，64 m边跨现浇支架构件的强度、刚度和稳定性满足规范及施工要求。

3.4 现浇段对拉

在边跨现浇段混凝土浇筑前，在梁体腹板上侧、顶板中间和腹板下侧合适区域提前预埋φ32 mm精轧螺纹钢（PSB830），精轧螺纹钢分别锚固混凝土中1.5 m长。精轧螺纹钢分布如图3所示。

图3 梁端两侧现浇段预应力管道和精轧螺纹钢预埋布置立面图(单位:mm)

为了防止两侧现浇段对拉后梁体发生移动，在现浇段施工时将梁端头部位区域的后浇段混凝土提前浇筑，在后浇段提前浇筑区域对应25 cm梁缝的距离，采用C50混凝土预制块垫实，并将小里程梁底和墩身缝隙用钢板抄紧。

3.5 现浇段配重

通过计算，B42公路梁梁端右侧第一段混凝土浇筑完毕后，需要压重450 t，平衡悬臂段对梁部产生的弯矩与应力。现场施工时采用特种桁架+预制混凝土块结合方法压重。压重布置见图4。

图4 现浇梁段临时连接后梁顶配重立面图

3.6 现浇箱梁(5.7 m)施工

边跨现浇梁第1段9.2 m和边跨左侧现浇梁对拉、配重施工完成后，进行边跨现浇第2段5.7 m施工。混凝土浇筑完毕后，待混凝土强度达到100%设计强度时，张拉纵向预应力束及横、竖向预应力钢束，最后张拉临时钢束L1，L1连接梁端左侧7.85 m现浇段和梁端右侧14.9 m现浇段，张拉方式梁端左侧7.85 m现浇段梁端单端张拉。

3.7 支架拆除

在梁部合龙段预应力施工完毕后，方可进行支架的拆除。支架落架按照“从梁体跨中向梁端”的顺序和“横桥向基本同步”的原则进行支架落梁。支架拆除按照“从上而下”顺序依次采用700 t浮吊拆除。

3.8 线形控制

64 m边跨施工线形重点控制内容是边跨直线段支架、施工挂篮悬浇、合龙段施工，进行全程跟踪监控。重点控制关键步骤如下:

（1）边跨现浇段施工支架堆载预压前后，根据支架上测点变形值，分析确定支架预设拱度量，结合理论计算，给出现浇段的立模标高。

（2）在现浇段混凝土浇筑后、预应力张拉后，测量线形，同时测量现浇段顶标高。

（3）施工挂篮拼装好后，分析确定挂篮的荷载变形曲线，给出悬臂段的立模标高。

（4）在9.2 m段钢筋绑扎过程中埋设位移测点，在混凝土浇筑前，测量其初始值。

（5）在9.2 m段混凝土灌注前后、预应力张拉前后，测量梁端标高变化，进行参数识别，分析确定5.7 m段的立模标高。

（6）挂篮施工3.5 m段监控方法同现浇段。

（7）合龙前选择日照较强的一天，进行连续24 h观测，得出梁体温度线形曲线，下达监控指令，提出合龙段施工指令。

（8）桥面系施工完成后，测量成桥阶段应力、线形。

4 结束语

目前，平潭海峡公铁两用大桥公路梁已合龙。大桥（64+40.6+5×64+40.6）m边跨长直线段采用临时固结梁端两侧现浇段和倒梯形支架的施工方案，有效解决了大边跨不对称悬臂浇筑技术难题。通过本方案的研究和应用，总结出以下经验:

（1）通过外加压重平衡梁部的思路与方法，施工便捷、简单易操作，具有较好的推广应用前景。

（2）该方案中混凝土中的预埋件需要有足够的计算安全系数，且施工质量可靠。

（3）海上大风区域施工时，为减缓风对施工的影响，高支架应多增加横向连接，使支架足够大刚度。