空腹式连续刚构桥上、下弦施工技术

江志刚

（秦皇岛市昌黎县交通局工程二队，河北 秦皇岛 066600）

宜来高速鹤峰东段云南庄特大桥位于恩施州鹤峰县，桥址区属构造剥蚀低中山区，沟谷两岸坡面凹凸起伏，坡谷地形陡峭，河流下切形成的深谷与两侧山地高差约160m。该桥主桥结构形式为（155+292+155）m 空腹式预应力混凝土连续刚构，设置斜腿段箱梁上弦高度6～5m，斜腿高度7.5m；箱梁跨中高度4.5m；斜腿根部至梁顶中心高度35m；箱梁高度及梁顶至斜腿底缘距离按2.5 次抛物线变化；箱梁顶板厚0.28m，底板厚度由跨中0.32m，按2 次抛物线变化至0.9m（汇合段）；箱梁腹板厚度0.8～0.45m，分2 次过渡。箱梁浇注节段为20m（0 号段）+11×4m（上弦区段）+4×3m（汇合段）+4×3.5m+5×4m+10×4.5m。下弦浇注节段划分与上弦箱梁对应，为11×4m。

这种桥梁结合了拱和梁的特点，大大提高了主梁的刚度，有效地提高了预应力混凝土连续桥梁的跨度，具有刚度大、挠度小、造价低的特点。斜腿区箱梁分上、下弦，施工工序复杂，其上、下弦的施工工艺及施工措施是整个施工中的关键。桥型布置图如图1 所示。

1 施工工艺

1.1 工艺原理

空心箱梁分为上、下弦设置，采用挂篮浇注，以承受临时扣件荷载的方式进行下弦杆施工，然后利用支撑在下弦上的托架与上弦挂篮配合进行上弦构造，上弦滞后下弦1 段同步推进总体施工技术。

1.2 施工工艺

连续刚构箱梁施工是利用挂篮作为混凝土平台进行对称浇筑。混凝土梁达到一定强度后，进行预应力张拉，浇注梁截面与原浇注梁截面黏结在一起，铸造梁的荷载由挂篮本身转化为刚架本身的荷载，挂篮继续前移，如此周期性反复施工使T 构两臂不断延伸，结构体最终完成。

三角形区域上、下弦的设计，各悬臂11 个节段，第12 节段为上、下弦汇合段。下弦箱梁在施工中，墩柱两侧通过主墩柱以临时扣件作为竖向支撑点与悬臂箱梁连接，形成以墩柱中心线为轴线的对称平衡体系，每浇筑一段扣挂一段，直至下弦悬臂节段施工完成。上弦管段通过在下弦管段上安装钢管支架直接现浇，上弦的吊篮作为模板移动平台和操作平台。施工按照先下弦、后上弦的整体原理进行。

1.3 施工步骤

（1）步骤一：①滑模或爬模浇注墩柱；②托架浇注上、下弦0#块；③安装挂篮；④对称浇注下弦1#节段混凝土，养生；⑤下弦1#混凝土达到标号的90%以上和7d 以上龄期后，张拉下弦预应力；⑥钢管支架浇注上弦1#节段；⑦上弦1#混凝土达到标号的90%以上和7d 以上龄期后，张拉上弦1#预应力。施工步骤图如图2 所示。

图1 桥型布置图（单位：cm）

（2）步骤二：①前移挂篮；②对称浇注下弦节段混凝土，养生。施工步骤图如图3 所示。

图2 施工步骤图（一）

图3 施工步骤图（二）

（3）步骤三：下弦混凝土达到标号的90%以上和7d 以上龄期后，张拉临时扣索。施工步骤图如图4 所示。

图4 施工步骤图（三）

（4）步骤四：①钢管支架浇注相应上弦节段；②上弦混凝土达到标号的90%以上和7d 以上龄期后，按设计在相应位置张拉预应力，灌浆；③前移挂篮。施工步骤图如图5 所示。

图5 施工步骤图（四）

（5）步骤五：①重复步骤二、三、四，直至完成V腿上、下弦浇注施工；②按设计在相应悬浇位置张拉预应力，灌浆。施工步骤图如图6 所示。

图6 施工步骤图（五）

（6）步骤六：①拆除斜腿上的钢管支架；②前移挂篮就位；③悬臂浇注常规箱梁各节段。施工步骤图如图7 所示。

图7 施工步骤图（六）

2 结构计算

2.1 锚索计算

空腹刚构下弦主要采用悬浇挂篮浇筑，锚索临时张拉锚固的方式施工。

采用Midas Civil 有限元软件建立空腹刚构的施工阶段模型，其中下弦梁采用梁单元模拟，锚索采用只受拉索单元模拟，上弦梁及支架和挂篮及新浇筑下弦梁混凝土荷载均采用节点荷载加载，其中上、下弦梁荷载值为新浇节段钢筋混凝土自重×1.2 倍系数，挂篮荷载为挂篮重量，挂篮重量为0.5×下弦梁最大单节段重量，模型如图8 所示。

图8 空腹刚构施工模型

通过计算，锚索最大张拉拉力360t，施工过程中最大拉力414t，如图9 所示。

图9 锚索受力图（单位：t）

锚索由两组22-ФS15.2 钢绞线制成，锚索钢绞线截面积3080mm2，钢绞线最大拉应力σ=414×104/3080=1344MPa，钢绞线抗拉强度标准值fpk=1860MPa，安全系数n=1860/1344=1.4。

2.2 上弦梁支架计算

上弦梁支架底模分配梁为I10 型钢，纵梁为I45a 型钢，桩顶分配梁为HW300mm×300mm 型钢，钢管桩为φ630mm×6mm 钢管。上弦梁支架主要受到上弦梁钢筋混凝土自重荷载，上弦梁最大梁高6.4m，钢筋混凝土重度γ=26.25kN/m3。

腹板下的底模分配梁（I10）受力最大，分配梁间隔0.5m，所受最大荷载q=6.4×26.25×0.5=84kN/m，腹板处纵梁（I45a）间隔0.4m，则底模分配梁所受最大弯矩M=84×0.42/10=1.344kN.m，则底模分配梁最大正应力为MPa，满足规范要求。

腹板下的纵梁（I45a）受力最大，所受最大荷载q=6.4×26.25×0.4=67.2kN/m，横 梁（HW300×300）间隔4m，则纵梁所受最大弯矩M=67.2×42/8=134.4kN.m，最大剪力V=67.2×4/2=134.4kN，纵梁最大正应力为MPa，最大剪应力为MPa，满足规范要求。

钢管桩桩底最大反力R=750kN，钢管桩最大计算长度12.5m，因此，钢管桩长细比λ=12500/220=57，查得φ=0.82，MPa＜[σ]=170MPa，满足规范要求。

2.3 墩旁托架计算

托架桁架受力如图10 所示。

图10 托架桁架受力图（单位：MPa）

桁架最大应力140MPa ＜[σ]=170MPa，满足规范要求。

牛腿受力如图11 所示。

图11 牛腿受力图（单位：MPa）

牛腿最大压应力139MPa，折减系数0.84，折减应力165MPa ＜[σ]=170MPa，满足规范要求。

3 结束语

空腹式连续刚构桥具有跨度大、刚度大、挠度小、良好的稳定性和安全性、造型美观、造价低的特点，在山区高速跨越河流峡谷桥梁选型上，与其他桥型相比具有很大的优势。文中通过对空腹式连续刚构的施工工艺介绍，对类似工程的施工起到参考作用。通过对托架、支架、拉索等施工措施进行受力计算，对类似工程的施工措施设计具有借鉴意义。