大跨径连续桥边跨直线段现浇支架施工分析

丁东东

(宁德市路桥建设有限公司，福建 宁德 352000）

0 引言

大跨径预应力混凝土连续桥梁因具备行车舒适、受力合理、用材节约、造型简洁美观、结构轻盈、建筑高度小、配筋少、抗震强等优点，在国内各种等级公路铁路桥梁建设中被广泛采用[1]。悬浇连续箱梁边跨直线段模板支架平台搭设方式有多种，如满堂支架法、钢管柱支架法、三角托架法等，在实际施工中，需要根据墩台结构形式及地形地质等因素，选择适宜的搭设方式[2]。国省干线（联七线）公路金钟大桥桥址处为沟谷地貌，地形起伏大，受地形因素影响，终点桥台处边跨现浇直线段无法按上述三种常规支架方法施工。为克服常规支架施工方法的不足，该桥借鉴三角托架法，利用原0#块托架平台分配横梁型钢，现场制作三角斜撑支架。

1 工程概况

金钟大桥跨越溪流，桥梁总长213.5m。上部结构采用变截面连续刚构箱梁，跨度为55m+95m+55m，箱梁横断面为单箱单室直腹板，下部构造采用空心薄壁墩，基础为灌注桩基础、扩大基础。起点台采用柱台，终点台采用U 台扩大基础。该桥箱梁0#节段采用三角托架施工，两侧边跨各有6.4m 的现浇直线段。

桥址区属低山剥蚀及沟谷地貌，切割强烈，地形起伏大，一般高程介于351～435m 之间。该桥横跨一条东西流向的河谷，两侧自然山坡坡度为50～60°，山体陡峭，强—中风化岩层广泛出露。起点台侧场地条件充裕，场地土壤较为坚实，平整硬化后便可直接采用碗扣式满堂支架方式进行边跨直线段施工。终点侧桥台处于坡麓，地势陡峭，采用U 台扩大基础，可保证基础的稳定性，但桥台前缘边跨直线段可用于支架施工的场地长度仅为2～3m，支架限制高度为3m，无法采用常规满堂支架法施工。终点台地形地貌见图1。

图1 终点台地形地貌图

2 终点台边跨现浇直线段支架方案

2.1 方案设计

终点台边跨现浇直线段长度为6.4m，重量为194.49t，扣除支撑在桥台上的1.4m，支撑在支架上的混凝土箱梁的重量为126.09t。由于支架在工作状态下需承受支架模板自重、梁体自重、施工荷载和冲击荷载，所以需要保证支架具有足够的刚度、强度和稳定性。为此，设计了两种支架布置方案。

方案一：钢管支架法。在梁段两端设置直径600mm 的钢管作为立柱，原0#块托架平台分配横梁双拼36b 工字型钢作为纵梁，在纵梁上均匀布置横向分配梁以形成支架平台（见图2）。该方法对梁段长度和支架高度无限制，但往跨中一侧的钢管柱基础需要坐落在山坡上，需要在山坡上另行开挖平台。该处地势险峻，若采用爆破手段，会对桥台基础岩层造成扰动，存在一定的风险。

图2 方案一示意图

方案二：三角斜托架法。常规平衡三角托架多用高墩，不受支架高度限制，可形成完整的闭环稳定三角结构，但为了抵消墩台弯矩，需要在另一侧施加平衡配重。该大桥终点台边跨直线段受地形限制，支架高度仅为3m，终点桥台为重力式桥台，无条件设置平衡配重。因此，对方案二进行适当调整：利用原0#块托架平台分配横梁双拼36b 工字型钢，制作三角斜托架，用刚性混凝土基础取代下节点，从而达到降低支架高度的目的（见图3）。并且，该方案能够充分利用场地条件，将下节点位置前移，使支架受力后，重心位置处于支架下节点与桥台中间，不会对桥台增加额外弯矩，不需要考虑平衡配重。

图3 方案二示意图

2.2 方案比选

根据表1 可知，方案一需要在坡面上爆破开挖工作面作为钢管柱基础，但山坡陡峭，施工作业极不安全，且爆破易对桥台处基础地基造成扰动，存在不确定因素；方案二中的三角斜托架受载后会产生梁段方向的倾覆力矩，需采用可靠的方式连接支架与墩台，利用墩台的自重抵消倾覆力矩，以维持支架平衡。虽然两个方案都存在一定的不足，但方案二可兼顾安全、经济实用性，并能一定程度上加快桥梁施工进度，故采用方案二，即采用三角斜托架法。支架平台尺寸见图4、图5。

表1 方案比选表

图4 侧立面图（单位：cm）

图5 横断面图（单位：cm）

3 支架施工技术

3.1 支架计算

终点台边跨现浇直线段长度为6.4m，重量为194.49t，扣除支撑在桥台上的1.4m，支撑在支架上的混凝土箱梁重量为126.09t，模板自重1.2kN/m2，施工荷载取值2.5kN/m2，冲击荷载取值2kN/m2，永久荷载取分项系数1.2，可变荷载取分项系数1.4，采用迈达斯整体建模方式进行验算（见图6）。从表2 托架结构受力验算结果可知，支架主要构件最大应力值及变形量均小于设计值，符合设计要求。

图6 支架平台模型图

表2 托架结构受力验算结果

3.2 支架安装

第一，开展终点台台帽和支架基础施工时，需预埋托架纵梁和斜撑杆连接钢板，并采用U 型钢筋锚固，以保证支架与墩台之间稳固连接[3]。

第二，利用原0#块托架平台分配横梁双拼36b 工字型钢作为斜撑、立柱和纵梁，型钢拼缝焊接，并每隔50cm 在腹板处焊接加劲板补强。各个节点的连接采用焊接方式，其中斜撑和纵梁节点处需增设抗剪块。

第三，铺设横向分配梁，铺设底板模板[4]。

第四，支架安装完成后，需预压24 小时，以达到消除非弹性变形及测量弹性变形量的目的，并为后续的直线段箱梁模板调整提供可靠的数据依据。支架预压荷载按梁重的1.2 倍计，以砂袋为加载物，加载的荷载分布强度与梁的荷载强度分布一致。

第五，预压24 小时后，卸载砂袋。

第六，根据预压期测量结果，调整底板模板标高，安装侧模板，转入箱梁施工[5]。

第七，中边跨合龙段完成，且完成体系转换后，方可拆除支架。

4 结语

目前国省干线（联七线）公路金钟大桥已顺利合龙并通车使用，经实践检验，该施工方法大胆创新地将平衡三角托架施工技术改进成斜托架施工技术，克服了边跨直线段现浇施工场地受限和托架高度受限等不利因素，有效规避了常规三角托架需增设平衡配重的使用条件，并充分利用场内原材料，提升了材料设备的周转使用率，安全、高效、经济地完成了边跨直线段现浇施工，取得了较高的社会效益与经济效益。可以说，金钟大桥的顺利竣工，为国内山区及场地条件复杂的墩台处边跨直线段施工提供了有益借鉴。