瓦埠湖特大桥0号块施工技术研究

牛犇

合肥工业大学/土木与水利工程学院 安徽 合肥 230009

1 工程概况

瓦埠湖大桥起点位于淮南市寿县瓦埠镇，起点桩号为K13+321.5，终点位于陶店回族乡，终点桩号K16+326.5。主桥全长395m，采用单索面预应力混凝土部分斜拉桥方案，悬臂法施工，索塔采用柱式塔，塔下为承台接群桩基础。主梁采用单箱双室大悬臂预应力混凝土箱梁，箱梁根部梁高7.0m，跨中梁高3.5m，顶板宽度24.5m，顶板设置双向2%横坡，支点处底板宽度10.0m，采用斜腹板，箱梁悬臂长6.0m，悬臂下每隔4.0m设置一道加劲隔板，隔板厚30cm；箱梁顶板厚度28cm，跨中底板厚度32cm，支点底板厚度140cm，跨中腹板厚度50cm，支点腹板厚度90cm；主梁采用C55混凝土[1]。

2 支架和模板设计

2.1 支架和模板方案

0#块现浇支架结构自下而上主要由钢管柱+连接系+桩顶分配梁+横梁+纵梁+底模等系统组成。另根据施工需要设置预埋件、安全防护系统等。钢管柱采用φ630×10mm 钢管，柱底固定在承台预埋件上，柱顶设置加劲板同横梁连接。 钢管柱间通过连接系连接，连接系采用工20a型钢，间距6m，直接与管桩焊接。悬臂段钢管柱顶设置柱顶分配梁，采用2I40，分配梁另一端深入墩身预留孔，孔深50cm。0#块钢管柱上和悬臂段柱顶分配梁上设置横梁，采用2I40a。纵梁采用工36a型钢，沿纵桥向布置在横梁上，间距为0.6m和1.0m。

底模系统采用10cm×10cm方木和12mm覆面竹胶板木模组成，方木横采用桥向间距0.1m布置。侧模系统采用挂篮侧模，支撑系统为[25槽钢焊接桁架，间距1.5m。桁架与工字钢之间采用焊接，并在工字钢梁两侧焊接小角钢，以增加稳定性。模板总重40t。支架布置见图1。

图1 0号块现浇支架立面布置总图

2.2 荷载计算

假定：0#块箱梁翼缘砼及侧模重量经侧模桁片传至纵梁，再经横梁传至钢管柱上，由钢管柱承担；0#块墩身范围外箱梁顶底板砼、内模及内模支架、腹板砼、底模重量经底板纵梁，再经横梁传至钢管桩上，由钢管柱承担；墩身范围内箱梁顶底板砼、内模及内模支架、腹板砼、底模重量由墩身承担。

该支架计算时考虑如下几种荷载：① 支架结构自重由迈达斯软件自动计入。② 混凝土主梁自重按26kN/m³计；③ 模板自重(含内模、侧模及方木)以实际重量计：④ 施工人员及施工设备、施工材料等荷载为2.5kPa：⑤ 振捣混凝土产生的振动荷载为2.0kPa（水平面板）：⑥ 基本风压按 0.3kPa 考虑。

荷载组合：

强度组合为1.2×(①+②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)，刚度组合为①+②+③+⑥

2.3 支架和底模计算模型建立

采用迈达斯CIVIL软件建立0号块支架模型。

图2 0号块现浇支架模型图

2.4 支架计算结果

利用迈达斯CIVIL软件计算后得到如下结果

表1 支架模型计算结果

由表1可知，柱顶分配梁最大剪应力τ= 140MPa > [τ] =125MPa，不满足要求。 需要对柱顶分配梁支点位置截面腹板加固[2]，加固截面如下图：

图3 柱顶分配梁加固处截面图

加固后再次进行计算，柱顶分配梁最大组合应力σ= 159.2MPa < [σ] = 215MPa，满足要求；最大剪应力τ=77.2MPa < [τ] = 125MPa，满足要求；最大位移δ= 4.1mm <900/200= 4.5mm，满足要求。

由模型计算结果得，钢管柱最大轴力N=1075.0kN，最大弯矩钢管柱面内计算长度为6.0m，面外计算长度为6.0m。其回转半径为i =219.2mm，长细比查b类截面稳定系数为截面影响系数等效弯矩系数由于横截面为闭合截面，故整体稳定性系数，又因

所以钢管柱稳定性满足要求。

支架整体性稳定分析时，其一阶屈曲系数为14.2，整体稳定性良好。柱底最大反力1057KN，柱顶分配梁作用在墩身位置最大反力1023KN。

2.5 底模计算结果

底模模板采用δ=12mm的覆面竹胶合模板，搁置于方木小楞上，方木小楞间距10cm（腹板下满布）。

腹板下竹胶板荷载组合最不利

最大弯矩：M= 235.6×0.1×0.1/10 = 0.2356 kN∙m

弯应力：σ=M/W=235600/24000= 9.8MPa < 35MPa，满足设计要求

腹板下小楞荷载组合荷载组合：腹板下按0.1m一道布置，纵梁间距按底腹板0.6m计算。

最大弯矩：M = 23.6 × 0.6 × 0.6/10 = 0.85 kN∙m

弯应力：σ=M/W=850000/167000= 5.1MPa < 11.6MPa，满足设计要求；

剪应力：τ=3Q/2A=3×0.6×(600-100)×23.6/(2×100×100)=1.06MPa < 1.3MPa，满足设计要求；

2.6 局部承压计算

主墩开孔位置混凝土局部承压计算

承台混凝土局部承压计算

3 结束语

支架系统施工时应对各组成构件的材质、尺寸、外观质量等认真检查，变形过大、 壁厚不足、锈蚀严重、截面与设计不符（偏小）的构件禁止使用。在纵梁、横梁、桩顶连接位置应在型钢设置支点加劲肋，保证支点位置剪力传递。为了保证结构受力安全，必须保证钢管桩的安装精度，使其误差在容许范围内。