拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥主梁现浇吊架设计与施工关键技术*

张应红，刘 涛，周 文

(1.中铁广州工程局集团桥梁工程有限公司，广东 广州 510800； 2.中南大学土木工程学院，湖南 长沙 410075； 3.中铁广州工程局集团有限公司，广东 广州 511459)

0 引言

中承式提篮钢管混凝土拱桥混凝土主梁现浇施工，常规施工方法有支架现浇法、挂篮悬臂浇筑法等。拉林铁路藏木雅鲁藏布江特大桥(以下简称“藏木特大桥”)跨越雅鲁藏布江深水库区，支架法难以实施；混凝土主梁现浇节段长、吨位大，采用挂篮悬臂浇筑施工时对挂篮的结构强度及刚度要求高，且挂篮施工单节循环周期长，无法满足项目工期要求；峡谷内长期有峡谷大风，最大可达12级，通过吊杆承力的挂篮会出现风振现象，现浇施工时混凝土接茬面处易出现裂纹。经多方面研究及对比，制订了3孔贝雷梁组合式现浇吊架分3个工作面同步施工的方案，既解决了挂篮结构强度及刚度问题，又可拆装倒用形成平行流水作业缩短工期，还可解决风振影响产生裂纹问题，具有施工方便、成本低、工期短等特点。

1 工程概况

藏木特大桥位于西藏自治区加查县藏木水电站上游1.2km处，设计行车速度160km/h，单向行驶，设计使用寿命100年。桥梁全长525.1m，孔跨布置为(39+32)m连续梁+384m主梁+(28+34)m连续梁，主跨为430m中承式提篮钢管混凝土拱桥。藏木特大桥桥式布置如图1所示。

图1 藏木特大桥桥式布置(单位：cm)

主梁为单箱双室斜腹板截面全预应力混凝土梁，其中主梁标准段箱梁梁高3m，梁顶板宽18m，顶板厚0.33m，梁底板宽12m、厚0.3m，腹板厚0.35m，设计标准节段长8m，混凝土用量约为130m3，梁体每隔8m设置1组吊杆，在吊杆横梁处均设横隔板。大桥位于桑加峡谷藏木水电站库区内，山高谷深，桥下平均水深66m，桥区时常有大风天气，最大风力可达12级，桥址处存在年温差小而日温差大、阴坡与阳坡温差较大的特点。

2 混凝土主梁现浇施工及吊架设计难点

1)混凝土主梁截面尺寸大、节段长、质量大，最大重300t，现浇吊架设计荷载大，且混凝土要一次浇筑完成，施工难度大。

2)桥位处峡谷风最大可达12级，且风场紊乱。受风荷载影响大，通过永久吊杆做承力结构的挂篮会出现风振现象，现浇施工时要保证混凝土接茬面处不出现裂纹，施工难度大。

3)混凝土主梁节段悬浇吊架要利用永久吊杆做承力结构，吊杆的上部锚固在呈提篮状拱肋上，其空间角度均在变化，使悬浇吊架施工和箱梁线形控制难度加大，施工难度大。

4)现浇吊架主横梁为主要受力结构，采用钢板和型钢焊接而成，高原高寒条件下主横梁焊缝质量控制难度大，施工难度大。

针对以上施工难点，开展了科研课题研究，实施取得良好效果。本文对藏木特大桥混凝土主梁现浇及吊架设计等关键技术进行介绍。

3 混凝土主梁施工方案比选

通过详细的现场调查及多方论证，对挂篮悬浇法、钢管支架法及3孔贝雷梁组合式吊架现浇法3个方案进行反复研究比选，如表1所示。

表1 混凝土主梁现浇方案比选

最终综合现场施工场地条件、安全、经济等多方面比选，优选3孔贝雷梁组合式吊架现浇法施工。

4 贝雷片式现浇吊架设计

4.1 现浇吊架结构设计

3孔现浇吊架共分4节，采用销轴连接，其主要结构由主横梁+贝雷片系统、悬吊系统、模板系统、走行系统、平台防护系统等组成，现浇吊架立面与横截面如图2所示。

图2 现浇吊架(单位：cm)

吊架主横梁为主要受力结构且受力较大，经计算设计为宽1m、高2m的大型箱形截面，采用2cm厚钢板焊接而成，为了方便主横梁与贝雷片连接和拆除，在主横梁的侧壁面设计了连接贝雷片阴阳头的三角连接架，三角连接架采用2[10型钢制作，在主横梁与三角连接架制作过程中，须确保焊缝及销孔精度质量满足要求。主横梁制作完成后将贝雷片与主横梁三角连接架采用销轴连接，整体作为吊架纵桥向的主要受力结构，为了方便后期模板标高调整，在贝雷片顶设计了可固定碗扣支架顶托的2[10 型钢分配梁，在2[10型钢分配梁顶设置碗扣支架顶托来调整底模板标高。支架后端锚固于已浇筑梁段上，前端通过接长吊杆与拱肋吊杆连接，可充分利用主体结构承受现浇段梁体荷载。

由于整个吊架通过吊杆悬吊在主拱上，且主要受力结构为主横梁与贝雷梁组合结构，属于柔性结构，为了加强吊架的纵、横向刚度，在吊架后端设计了后短吊杆，将吊架与已浇筑的混凝土梁采用后短吊杆固定，横桥向设限位装置，且在吊架主横梁底面设计纵、横向连接系，确保吊架刚度和抗风振性能满足要求。待吊架制作并验收完成后采用缆索起重机分2次整体吊装就位后悬挂在主拱上，调整至设计标高，锚固后短吊杆、接长前吊杆，进行后续节段绑扎钢筋、浇筑混凝土等工序，通过吊架节段的循环倒用实现节段混凝土梁的流水作业施工。

4.2 模型计算

4.2.1计算工况分析

1)吊架工况1(见图3a) 现浇吊架预制完成并验收合格后由缆索起重机分2次将4节吊架起吊至已悬挂吊杆位置，每次起吊2节吊架，此时荷载包括2节吊架自重、模板自重及风荷载，所有荷载由4个起吊点承受。

图3 吊架工况1～3(单位：cm)

2)吊架工况2(见图3b) 吊架吊装到位后，与后短吊杆及接长前吊杆连接，浇筑第1浇筑段混凝土且养护，安装第2浇筑段模板和钢筋，荷载包括4节吊架自重、第1浇筑段混凝土与模板自重、第2浇筑段模板与钢筋自重、施工荷载及风荷载。

3)吊架工况3(见图3c) 待第2浇筑段混凝土达到张拉强度后，张拉第2浇筑段预应力及后短吊杆；张拉完成后，用缆索起重机将第1，2节吊架整体前移，此时荷载包括2节吊架自重、第3浇筑段钢筋与模板自重、施工荷载及风荷载。

4.2.2计算模型

采用MIDAS/Civil2018有限元软件建立现浇吊架整体模型，依据施工工况对现浇吊架进行计算分析。通过梁单元模拟横梁、贝雷片、分配梁及前、后吊杆，然后加载相应荷载，模拟与施工相近的边界条件，对吊架各施工工况进行模拟计算。

4.2.3吊架计算结果

通过对吊架3个工况进行受力分析可知，吊架横梁受力最不利工况为工况1，此时横梁的跨度最大，为22m，横梁的应力最大，弯轴组合应力为107.4MPa(允许值为215MPa)，剪应力为50.4MPa(允许值为125MPa)；吊架贝雷片受力及吊架挠度最不利工况为工况2，此时吊架承受最大荷载，贝雷片弦杆轴力为276kN(允许值为560kN)，贝雷片腹杆轴力为77kN(允许值为172kN)，吊架竖向最大挠度出现在吊架第2跨处，数值为33.3mm，相对挠度值为33.3-26=7.3mm(允许值为8 000/400=20mm)，吊架计算结果如表2所示。

表2 吊架计算结果

表2中括号外数据为吊架受力计算结果，括号内数据为吊架受力允许值，综合上述结果分析，现浇吊架结构各部件受力均满足要求，且有较大安全储备。

5 施工关键步骤及流程

1)第1步 现浇吊架制作并验收完成后由缆索起重机分2次将4节吊架起吊至待浇筑梁段位置，通过接长钢棒与永久吊杆连接，安装后锚固短吊杆，调好标高并进行预压。现浇吊架施工流程1如图4a所示。

2)第2步 验收合格后绑扎第1浇筑段的钢筋，安装内模，浇筑混凝土。现浇吊架施工流程2如图4b所示。

3)第3步 第1浇筑段混凝土养护，第2浇筑段钢筋及模板安装(留出第1节段预应力张拉所需空间)。现浇吊架施工流程3如图4c所示。

4)第4步 待第1浇筑段混凝土达到张拉强度后，张拉第1浇筑段预应力,并按设计值预张拉第1浇筑段横隔板处的后短吊杆，张拉完成后，浇筑第2浇筑段混凝土。现浇吊架施工流程4如图4d所示。

5)第5步 第2浇筑段混凝土等强度时，安装第3浇筑段模板与钢筋。待第2浇筑段混凝土达到张拉强度后，张拉第2浇筑段预应力及后短吊杆；张拉完成后，用缆索起重机将第1，2节吊架整体前移。现浇吊架施工流程5如图4e所示。

6)第6步 吊架前移至设计位置并用接长前吊杆连接，浇筑第3浇筑段混凝土。现浇吊架施工流程6如图4f所示。

图4 现浇吊架施工流程(单位：cm)

7)第7步 循环施工直至合龙前。主梁合龙时，两岸吊架行走至跨中位置，利用两岸吊架作为合龙口施工平台进行合龙段施工。

6 结语

本文提出的3孔贝雷梁组合式现浇吊架设计，充分利用钢管混凝土拱肋自身承载力，将主梁的现浇支撑架悬吊于主拱上，采用无支架设计，不受施工场地影响；结合工程实际，给出了现浇吊架的控制工况、受力分析结果及关键施工步骤与流程。