拱式连续梁桥V形墩施工技术

吴婷婷,孙 勇,张振伟

（1.天津市滨海市政建设发展有限公司；2.东北林业大学土木工程学院）

1 工程概况

大黑河岛蝶形拱式连续梁桥位于黑龙江省黑河市,连接主城区和大黑河岛,在老桥两侧进行加宽新建车行桥。主桥为蝶形拱式连续梁桥,其中主桥跨径为（50.21+53.02+53.02）m,一个主桥中墩立面呈V字形布置,与拱肋曲线相结合。其他主桥桥墩及引桥桥墩横向均呈V字形布置,横向外侧面为曲线造型,内侧面为直线。

2 V形墩桥梁的主要特点

（1）V形墩与竖直墩相比,由于V形墩的斜腿减小了主梁的跨度,缩短了计算跨径,使梁的最大正负弯矩峰值明显降低,从而使梁的建筑高度显著减小,节省了上部工程材料用量。

（2）由于主梁的建筑高度减少,从而降低了桥面标高,使得纵坡平缓,对于城市桥梁来说,便于行人和非机动车辆通行。

（3）从桥型的外观上看,V形墩桥梁上部结构新颖,轻巧,线条流畅,桥型较美观。

（4）V形墩桥梁的施工关键在于V形墩斜腿,其施工一般要比竖直墩复杂,V形墩斜腿可以整体现浇,也可以整体预制、整片起吊安装,其关键在于控制V形墩斜腿在施工过程中的叠加内力。

3 V形墩施工中的技术难点

（1）V形墩的两个斜腿在混凝土施工过程中,没有与顶梁形成倒三角形之前,如何保证其混凝土结构抵抗及承受的自身水平力,并确保混凝土浇筑过程中斜腿内侧在施工荷载作用下混凝土不开裂。

（2）V形墩斜腿为变高度变宽度的实体矩形截面,如何保证其倾斜角度和截面尺寸以及预应力管道精确定位。

（3）选用何种支撑体系,以保证经济、合理、安全进行施工。

（4）顶梁混凝土浇筑采用何种施工方法。

4 大黑河岛车行桥V形墩结构有以下三大特点

（1）V形墩斜腿夹角为115.6°,在已建、在建工程项目中较为少见。

（2）双向V墩,即无论从桥梁纵向还是横向投影,都呈现 V形结构,横桥向斜腿夹角为27.6°。

（3）上部结构有一个外倾8°的蝶形拱,在其作用下,V形墩应力分布在横纵桥向皆不均匀,受力复杂程度较高。

大黑河岛车行桥V形墩这三大特点,使得斜腿在整个施工过程当中受力十分复杂,不确定因素也比较多,每道工序和施工措施都影响着结构安全,给施工带来很大的困难。因此,采用何种施工方案至关重要。

5 大黑河岛车行桥V形墩斜腿施工方法

主桥上部结构均为三跨预应力连续箱梁,其中斜腿与箱梁形成刚性结构,受力较复杂。根据斜腿施工的季节,避开了丰水期,且在上游筑有拦水坝,现场施工条件比较好,因此确定采用满堂红碗扣式钢脚手,斜腿顶部用贝雷梁跨越。

（1）施工工艺流程。

平整夯实地基→搭设支架及施工平台→安装底座钢筋→安装底座模板及V墩斜腿外侧模板→安装骨架主筋→安装斜腿内侧模板→混凝土浇筑。

（2）斜腿墩柱施工顺序。

斜腿墩柱施工自V墩起分二个部分进行。第一部分为斜腿混凝土施工,混凝土分二次浇筑。根据计算,V腿中根部和顶部受力最不利,故斜腿分段浇筑时,原则上应避开受力最不利截面,第一次浇筑斜腿墩直线段,回填到与斜腿外两端其他部位支架底高程一致。第二次浇筑斜腿墩曲线段；第二部分为斜腿顶梁混凝土施工,对于主梁部分,根据混凝土的浇筑量及减少对斜腿的影响,将主梁为二步浇筑。第一步浇筑墩箱梁底板。第二步浇筑墩箱梁顶板。如图1所示。

图1 V形墩施工顺序

（3）V墩支架搭设方案。

为减少斜腿中施工附加应力的产生,采用满堂脚手架,在斜腿下部和外部分别架设钢管支柱,分配梁架设主梁模板（见图2）。立杆间距0.6m（翼缘板位置可0.9m）,横杆步距1.2m。大龙骨木方10×10 cm,小龙骨木方6×8 cm,间距15 cm。上铺1.2 cm以上厚模板。

（4）混凝土浇筑施工。

混凝土浇筑和振捣从下而上进行,在墩座以上的斜腿部分对称分层同时浇筑混凝土。混凝土入模后及时振捣,避免欠振、过振、漏振。混凝土浇筑连续进行不设施工缝。V形墩身混凝土强度达到设计强度后,保留斜肢模板和支架,进行V墩顶梁混凝土施工,待V墩顶梁混凝土强度达到设计强度,方可进行模板和支架拆卸。

图2 斜腿部位支架搭设示意图

6 施工监测

（1）在V形墩浇筑过程中,为了避免斜腿产生附加应力,采用满堂脚手架支撑模板,使斜腿处于无应力状态浇筑完成。

（2）斜腿施工过程中,以应力监控为主,在主要截面处埋设混凝土应变仪,进行应力监控,同时还要对斜腿的变形进行监控,以防异常情况发生。结果表明,监控部位受力比较稳定,没有出现过大的应力变化。

（3）为防止施工过程中其根部内侧混凝土开裂,浇筑混凝土时用水准仪采集数据,对其竖向变位进行跟踪量测。

（4）观测钢脚手架纵横向稳定和变位。

7 结束语

大黑河岛车行桥V形墩斜腿的施工完成后,经认真检查,在整个V形墩斜腿未出现裂纹等质量问题,成型V墩外观线形取得了较好的效果,施工质量符合设计要求。由于采用满堂红碗扣式钢脚手施工方法,有效地解决了由于下部构造采用V形墩结构对施工构成的难题,达到了设计的预期目的。经过连续周密的观测及有关部门的监控,大黑河岛车行桥在施工过程中老桥正常通车没有受到任何影响。经济效益、社会效益显著。并有如下体会。

（1）对V形墩的施工,特别是当V形墩斜腿夹角比较大时,应根据V形墩的受力特点和施工单位的实力,科学分析,选择经济、适用的方案。

（2）混凝土浇筑时两斜腿必须对称施工。根据该桥施工观测成果,混凝土浇筑时两斜腿混凝土面高差不宜大于10 cm。

（3）斜腿混凝土分段浇筑时,一定要避开受力最不利截面。

[1]公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）[M].人民交通出版社.

[2]魏胜新.东阳江大桥V型墩平衡架内支撑施工方法[J].中南公路工程,2000,26（3）：42-43.

[3]王文和,李培俊,丁亮.209国道会同大桥若干施工技术特点[J].中南公工路程,2001,26（3）：70-74.

[4]李富仓,王鹤.千岛湖大桥V形墩刚构施工技术[J].桥梁建设,2005,（z1）：76-78.

[5]杨玉龙,戴显荣.薄壁V形墩施工和监控技术[J].世界桥梁,2004,（3）：9-11.

[6]孙长志.青田塔山大桥V形墩施工过程分析[J].桥梁,2007,（7）：75-77.