古毛2号桥0#块支架设计方案分析

林峰 贤良华 杨环荣

摘要：文章以融水至河池高速公路古毛2号高架大桥为例，结合桥位地形地貌、施工条件等因素，分析了该桥0#块现浇支架结构设计的合理性，并从落地支架法、托架法、钢支撑临时固结、后续挂篮安装等方面，介绍了0#块现浇支架结构的设计及优化方案。

关键词：0#块;支架设计;支撑钢管;临时固结

0 引言

当前，我国交通运输业飞速发展，预应力混凝土连续刚构桥、连续梁桥、T形刚构桥等桥型是现阶段最常见的桥梁类型，这些桥型的施工都有一个共同点：上部构造实施前需进行0#块现浇支架结构设计。0#块现浇支架结构设计方案多种多样，施工工艺也较为成熟，通常采用落地支架法或托架法的支架结构形式进行施工。落地支架法具有结构稳定、安全可靠、工艺简单等优点，但在山区高墩实施时存在耗费大量支架材料的缺点，且支架高度越高，其结构稳定性越急剧下降。托架法具有结构简单、受力明确、节省费用、工期短、适用性强的优点，但需在墩柱施工时提前准确预埋牛腿，托架连接焊缝质量要求高、操作难度大，托架搭设时高空作业时间长、工序多，存在一定的安全隐患。总而言之，两者各有优劣，因此在确保质量、安全的前提下，应结合实际情况不断寻找最优方案，争取最大限度为桥梁施工缩短工期、节约成本、减少工作量。本文以古毛2号高架大桥为例，详细分析该桥0#块现浇支架结构设计的思路以及优化过程，通过Midas Civil软件受力计算与分析，结合后期悬臂浇筑的临时固结需要，确定将落地支架法与托架法结合使用，两者完美融合，具体实施取得了较好的效果，可为将来此类工程施工提供一些参考。

1 工程概况

融水至河池高速公路古毛2号高架大桥设计桥型为[2×（5×30）+（4×30）+（40+65+40） ]m预应力预制+现浇混凝土箱梁，全长573.5 m。主桥分为左右两幅，单幅宽度为12.75 m，全桥桥面宽为25.5 m。0#块高度为3.75 m，底板宽度为6.75 m。箱梁体两侧翼板悬臂长度为3.0 m。15#墩高度为21.0 m，16#墩高度为4.55 m。现浇混凝土箱梁构造如图1所示。

2 0#块支架设计

2.1 临时固结设计

不同于连续刚构，连续梁桥在未合龙前需设置临时固结，确保施工安全。连续梁桥最基本的原则是严格要求两侧同步、对称施工，确保施工全过程上部结构的稳定与安全。为了应对施工过程出现各种不对称的状况，需在墩顶设置精轧螺纹钢筋，用精轧螺纹钢筋的抗拉力来抵抗倾覆力矩。近年来，悬臂浇筑施工两端荷载不对称、精轧螺纹钢配置不足或施工质量差等原因导致发生了不少倾覆事故。本桥特点是跨径不大，但只有一个薄壁墩，且墩身厚度只有2.2 m，因此可供设置临时固结精扎螺纹钢筋的空间十分有限，可设置的数量大幅减少，造成施工过程中连续梁的抗倾覆稳定性很差。假设部分或全部精轧螺纹钢筋失效，那么挂篮未跌落侧需要在0#块位置附近设置竖向支撑，防止箱梁往荷载大的一侧倾覆。经设计计算，在两端距离墩柱中心3.1 m位置各设置2根800×16 mm落地支撑钢管，足以提供防止箱梁倾覆的支撑力。因此，临时固结设计在配置精扎螺纹钢的前提下，在纵向两端对称设置2根落地钢管支撑，以满足结构安全性能要求。临时固结构造如图2所示。

2.2 0#块支撑结构选择

充分利用其性能的考虑，且比0#块落地支架通常采用的钢管强度、刚度、稳定性都好，因此可利用落地支撑钢管作为0#块现浇支架，优点在于可以避免先设计0#块支架完成施工后拆除支架再搭设临时固结支架的重复工序，大大加快进度和节省施工成本。落地支架法成为施工方案首要选择，但单侧只有两根支撑钢管是不能形成稳定结构的，因此，仍需在靠近墩柱处布置两根支撑钢管或其他支承受力构造。

结合现场地形得知16#墩较矮，适合采用落地支架法施工，但全部采用800×16 mm钢管，成本较高。通过方案对比及建模受力计算分析，最终确定实施方案为：以两根800×16 mm钢管及两根609×8 mm钢管作为主要受力构件，钢管底部采用860×860×16 mm钢板支垫，在钢管上纵桥向布置2[XC西部I.TIF;%90%90]45a纵梁，贝雷片在纵梁上按横桥向布置，共布置2组贝雷梁，做好贝雷片的纵向连接，并采用槽钢焊接在立柱顶对贝雷片进行限位。支撑结构形式如图3所示，Midas Civil软件建模结构受力分析如图4、图5所示。

15#墩较高，适合采用托架施工法，但如果能利用临时固结支撑的钢管，显然能节省资源与施工成本。根据前文所述得知，高墩采用钢管落地支撑时成本会很高。因此，经过多次研究讨论并通过Midas Civil有限元软件建模分析计算，得出结论：墩柱侧采用预埋牛腿支撑，外侧则采用和16#墩一致的临时固结支撑钢管，搭配形成整体支架，这个方案可以满足施工要求。在墩身适当高度预埋4个牛腿盒，间距为2 m，将长为1 m、高度为20 cm、厚度为20 mm的三块钢板采用坡口焊的方式进行焊接制作成牛腿支撑，并在其上横桥向布置245a横梁，横梁与800×16 mm钢管顶纵向布置245a纵梁。贝雷片在纵梁上按横桥向布置，共布置2组贝雷梁，做好贝雷片的纵向连接，并采用槽钢焊接在立柱顶对贝雷片进行限位。支撑结构形式如图6所示。Midas Civil软件建模结构受力分析如图7、图8所示。

3 設计效益

本工程因地制宜，综合考虑，充分利用了后一道工序的材料（临时固结设计的支撑钢管），提前应用到前一道工序中（0#块现浇支架）。采用上述支架结构形式，古毛2号高架桥全桥0#块支架下部钢材用量见后页表1。

当采用落地支架施工法时，全桥0#块支架下部钢材用量见后页表2。

当采用托架施工法时，全桥0#块支架钢材用量见后页表3。

完成三角桁片的安装之后，使用千斤顶来调整安装应力，弱化非弹性形变，保证主梁、立柱以及斜拉带的安装应力范围。在钢围堰上使用型钢来搭建拼装台，然后拼装底篮和底模，通过卷扬机使底篮安装就位，将前后吊带、行走吊带和底篮进行锚固[3]。

4 结语

悬臂挂篮施工技术在连续箱梁桥、拱桥以及斜拉桥等大跨度桥梁工程中使用较为常见。悬臂挂篮施工难度大、技术复杂，因此，深入研究悬臂挂篮施工技术对于桥梁工程项目具有重要意义。本文结合广西玉林某连续箱梁桥施工的实际情况，分析了该工程悬臂挂篮的结构特点，如主桁承重系统构成、主桁形状等，最终选用了H596×199型钢来作为主梁材质，而立柱则选用了H600×200型钢，选用180 mm（40Cr）销轴将主梁与斜拉带相连，这种选型方式可在一定程度上消除挂篮在安装过程中主桁引起的非弹性形变，使主梁的受力更加均匀。

参考文献：

[1]胡宗浩，李小刚.黄墩大桥主梁悬臂浇注施工中的挂篮设计与分析[J].中外公路，2010，30（4）：186-189.

[2]唐 翔.复合式前支点挂篮的设计和施工探讨[J].交通科技，2017（3）：101-103.

[3]丁延书，罗 浩，宋旭明，等.超大悬臂箱梁的施工挂篮构造设计及受力分析[J].建筑施工，2018，40（5）：749-751.

作者简介：林 峰（1977—），高级工程师，主要从事公路桥梁施工技术研究工作;

贤良华（1985—），高级工程师，主要从事公路桥梁施工管理工作;

杨环荣（1987—），工程师，主要从事公路桥梁施工管理工作。