多仓室非对称桥梁施工技术

林桂枫

(中国铁建大桥工程局集团有限公司 大连市 116000)

1 工程简介

大连某已完工多仓室非对称混凝土箱梁桥梁工程，为无背索斜拉桥和异形拱桥协作体系，跨径布置为两跨40+90=130m。桥宽39～43m。主梁为预应力混凝土现浇箱梁。梁高跨中2.7m，墩顶左右各21m范围内渐变到3.8m，2号桥台拱脚附近1.5m范围内渐变到3.8m；顶板厚0.3m；底板厚0.22m，在墩台附近底板厚变为0.42m；标准腹板厚0.45m，在0号台、1号桥墩处腹板设置渐变段、等厚段，宽度为0.8m。如图1、图2所示。

图1 立面图(单位：mm)

图2 平面图(单位：mm)

本桥主梁共有各箱室间不联通箱室结构124个，如图3、图4所示，尺寸差别很大，自重更是达到22906.4t，较普通混凝土箱梁重3倍以上[1]。

图3 FF-F横断面(与施工图相对应)

图4 整体主梁全部124个箱室平面剖面图

2 全桥施工过程解析

由于该桥为协作体系受力，为高次超静定、不对称结构，施工过程顺序调整，会影响到整个受力系统发生变化。选择何时架、何时张拉及张拉顺序，在满足结构受力和线型上设计要求的前提下，避免箱梁出现应力裂缝，确保后期定尺吊索的顺利安装。因此在箱梁施工前需要周密分析，保证结构在施工过程中和成桥后的应力和应变在规范允许的范围之内[2]。

2.1 施工过程分解

在张拉吊索之前主梁施工完成后，主梁的自重由支架承担，张拉完吊索并撤除支架后，主梁的自重由主梁、拱肋、主塔、拉索及吊索共同承担，此时可能会导致主梁整体应力及形变过大[3]，因此支架撤除的时机关系到桥梁的受力、变形和整体施工的安全性，在对施工顺序方案进行多次施工力学模拟比选、综合考虑工地的实际情况、基于尽量使结构受力平衡的前提下，通过理论计算及分析，确定了关键环节选择[4]。步骤如下：

(1)步骤一：进行混凝土主梁的浇注，两拱脚处梁的混凝土需同拱脚混凝土一起浇注。浇注主塔过程中监测支架的变形，同时在主塔内安装应力测试元件、温度测试元件和设置位移观测点[5]。如图5所示。

图5 主梁混凝土浇注结构示意图

(2)步骤二：搭设桥塔施工支架，分段浇注桥塔混凝土，并张拉桥塔钢束。分段挂索并进行初张拉。如图6所示。

图6 桥塔混凝土浇注示意图

(3)步骤三：拆除桥塔支架。浇注混凝土拱脚，预埋拱脚段钢箱拱，并分节吊装其余部分钢箱拱。如图7所示。

图7 拱脚混凝土浇注结构示意图

(4)步骤四：安装余下吊索，分段张拉吊索，张拉拉索，首先拆除拱肋支架后，再次调整索力，待索力达到成桥索力后，拆除梁部支架。最后进行桥面系施工。如图8所示。

图8 拆除拱肋支架后示意图

2.2 计算施工预拱度及钢锚箱修正坐标

通过模拟计算，如图9所示，参照国内外桥梁规范，在计算主梁挠度和变形时，计算恒载挠度值为各阶段的恒载、主梁、索力、预应力和混凝土收缩徐变产生的挠度累计之和，包括基础、墩台变形，但未包括支架变形和温度变化产生的挠度。得出结果见表1、表2[6]。

图9 MIDAS有限元计算模型图

表2 拉索主梁上钢锚箱修正坐标

3 多仓室非对称混凝土箱梁具体施工过程

3.1 回填结构层设计

支架搭设前先对地基进行处理，对支架搭设范围内进行换填、整平、振动碾压，保证地基有良好的承载能力。

表3 回填结构层基层

采用东南大学路面设计软件(公路路面设计程序系统HPDS)计算地基承载力为62.3MPa≥1.5×39.298=58.947MPa(取1.5倍安全系数)[7]。

工程部分位置存在细砂层，土方回填到标高为-0.35m时，扰动后会引起流砂出现渗水现象，基坑出现渗水。为保证地基承载力达到要求及防止冻融现象发生，采用大块石换填方案[8]。

3.2 支架搭设

根据设计相关要求及本工程的实际情况，所有地段地基处理后均采用碗扣式满堂支架作为预应力混凝土箱梁的支撑体系，支架平均搭设高度2.5～3.5m。经计算，本工程上部结构自重为22906.4t，基础地基承载力为39.3MPa。支架搭设宽度为箱梁宽加两侧各加1.2m的操作空间，对于不同的梁高，采用不同的支架搭设方式。主要采用立杆横桥向间距×纵桥向间距×横杆步距为45cm×45cm×60cm布置形式的支架结构体系。如图10所示。

图10 满堂式碗扣脚手支架效果图

为增大体系稳定，满堂脚手架应在架体外侧四周及内部纵、横向每隔三排由底至顶设置连续竖向剪刀撑，并在架顶部设置连续水平剪刀撑。

3.3 内模设计施工

因结构箱室达124个，且因非对称的结构，导致箱梁内部受力分部不均匀，相差较大，此处为该桥施工的难点之一。一旦前期准备不足，很容易产生安全隐患。经分析采用木模版较为经济。内模内侧纵桥向方向满6cm×9cm方木，间距6cm，横桥向10cm×15cm木龙骨每60cm一道，木龙骨横向设10cm×15cm木支撑横向顶60cm一道，竖向设10cm×15cm木支撑立顶60cm一道。如图11所示。

图11 内模示意图

3.4 侧模设计施工

侧模版，支架顶部的承重纵梁采用在每排立杆顶托上横桥向铺设通长10cm×15cm方木，纵桥向铺设6cm×9cm方木，间距6cm，木方上铺设1.5cm竹胶板作为底模。如图12所示。

图12 侧模示意图

3.5 支架拆除

待混凝土预应力施工完毕，浆体强度达到规定要求后，先对箱梁局部进行脱架[9]，按照先支后拆、后支先拆、先拆非承重后拆承重的原则，从桥塔支架搭设点开始脱架，再按跨中向两侧对称的顺序，均匀、有序地进行拆除。拆除过程中，还需实时监测箱梁的局部形变是否过大，是否存在早拆、错拆的行为。

4 结束语

通过施工前的分析，施工过程中对难点的技术把控及拆除时的严格有序，保证了该项目作为异型桥梁，在同类项目参考不足的前提下，顺利安全地完工，并为以后类似项目的建设，提供了参考办法。