单联多跨度悬臂连续梁施工技术研究

0 引言

目前我国基建水平已处于国际领先地位，施工实力也得到越来越多国家的认可，为响应国家的“一带一路”战略号召，越来越多的企业进入国际市场。但由于国外与国内在很多方面存在较大差异，使得国内企业在国外市场中面临着诸多挑战，不但在施工环境方面的差异对施工技术和施工措施费用影响很大，而且施工质量及施工安全更是直接关系者国家及企业声誉。在一些欠发达国家，基础建设中所涉及到的钢材、水泥等大宗主材由于无法自产，需从国外进口，在桥梁施工中涉及到的型材支架、挂篮等特殊材料设备更是由我国企业直接在国内采购然后运往国外使用，由此产生很大费用。因此在国外桥梁施工中所涉及到支架挂篮等特种设备，在满足安全质量的要求下需尽可能的进行简化，降低其自身重量，减少组装和拆卸周期，降低作业安全风险。由我国负责设计及施工的孟加拉国孟中友谊八桥，该桥主跨为（72+7×122+72）m刚构连续箱梁，由于该连续梁为单联多跨结构，不但梁体高度较高主跨跨度较大，而且T钩数量较多，既增加了施工难度和安全风险，延缓了施工工期，也大大增加了施工措施费用。为此项目部对该连续梁施工方案进行仔细研究，优化T构0#段支架结构设计，对其结构进行精简优化，确保其在满足受力要求和施工需求的条件下尽可能的减轻自身重量。通过上述一系列举措，不但大大降低了施工连续梁施工措施费用，而且支架结构优化后其安装和拆卸周期也明显缩短，加快了施工进度。由于支架受力合理，操作简便，减少了高空作业时间和施工难度，提高了作业安全性。通过现场实际应用，该单联多跨度悬臂连续梁施工所涉及的工艺和措施在施工中取得很好的效果。

1 工程概况

援孟加拉国孟中友谊八桥项目工程线路全长2960m，线路设计简述如下（从西往东）：1023m西引道+3×（3×33）m西引桥+（72+7×122+72）m主桥+2×（3×33）m东引桥+444m东引道。该桥梁主跨跨越库察河，连接库尔纳专区和巴里萨尔专区，是孟加拉国西南部重要交通枢纽。

主桥采用桥跨布置为（72m+7×122m+72m=998m）刚构连续梁，桥宽13.4m。主梁采用单箱单室的变高度混凝土箱形截面，顶面设2%的桥面横坡，中支点梁高7.0m，边支点及跨中梁高3.0m。主桥4#～6#桥墩与主梁固结，其他1#～3#、7#～10#墩顶均设摩擦摆支座。

主墩0#段梁高700cm，梁底宽700cm，顺桥向长1200cm，4～6号墩0#块对应桥墩位置共设2道100cm厚横隔板，2、3、7～9号墩0#块对应桥墩位置一道200cm厚横隔板；悬浇段截面形式同0#块，节段长度为3×350cm+3×400cm+7×450cm；边跨直线段总长980cm，端部顶面预留伸缩缝槽口；合拢段长度均为200cm，中跨合拢段设50cm厚横隔板。（图1）

图1 刚构连续梁0#段结构设计图

2 整体工程造价分析及0#段支架方案经济性对比

2.1 整体工程造价分析

该桥横跨库察河，该河不但涉水较深，而且河水流量较大，在国内跨越类似河流时可采用钢箱梁或连续梁。若采用钢箱梁，则需在河岸附件设置钢箱梁加工拼装场地，梁体分节段运至桥梁范围内采用吊车进行分节安装。该施工方法不但施工风险较高，而且需在栈桥一侧加快施工吊装平台，且需要多台重型起吊设备同步作业，另一方面由于孟加拉国重工业和冶金业较为落后，钢箱梁所需钢材及重型起吊设备均需从我国进口，桥梁工程造价费用及建安费用大大增加，经初步估算，若该桥梁主跨采用钢箱梁，预算成本约5.5亿元，该费用还不包含钢箱梁后期养护费用。

若采用连续梁跨域库察河，虽然钢筋水泥等需从我国进口，但其他大宗主材如碎石、砂子等可从当地采购，不但促进了当地建材行业的发展，而且施工成本较低。由于连续梁采用挂篮施工，国内施工企业均有成品设备，无需重新制作，大大降低了施工措施费用。由于连续梁为钢筋混凝土结构，受力性能良好，后期维护成本较低。经初步测算，若该桥主跨采用钢筋混凝土连续梁，预算成本约3.7亿元。

综合上述对比，该桥梁主跨采用钢筋混凝土连续箱梁预算成本可减少1.8亿元。

2.2 0#支架方案经济性对比

连续梁0#段梁体支架一般分为满堂支架和立柱式支架。若采用满堂支架，则需对支架地基基础进行处理，地基处理费用较大，而且处理后的地基沉降无法完全掌控，存在较大的安全和质量隐患。经初步测算，每个T构0#段支架地基处理费用约为13万元，则该桥共计8个T构，地基处理费用约为104万元。若采用立柱式支架，由于立柱位于主体承台上，避免了地基处理，而且该类型支架安装拆除简便，周转使用率高，所采用的材料通用性强。

3 0#段支架总体布置设计

本桥连续梁0#段总长12m，支座处梁高7m，桥面宽13.4m，底板宽7m，翼缘板长度3.2m，0#段悬臂端长4m，支架采用梁柱式结构，钢管支墩均采用ϕ630、壁厚10㎜螺旋钢管，钢管上下均设置盖板，上下盖板均为800×800×10mm钢板，腹板处纵梁采用Ⅰ40a工字钢，其余纵梁为2Ⅰ40a工字钢，横向分布梁采用Ⅰ22a工字钢，间距50cm，长度12m。0#块支架布置如图2所示。

图2 刚构连续梁0#段支架结构图

4 0#段支架受力计算

4.1 荷载取值

支架所受荷载主要包括梁体钢筋混凝土重和支架模板重，本桥零号段悬臂段长4.25m，顶板厚度按0.7m考虑，底板厚度按0.8米考虑，腹板厚度按0.8米考虑，根据梁体各部位横断面面积，混凝土容重取26kN/m3，考虑到混凝土施工时，模板、施工人员、机械、材料、混凝土超灌等的重量及风荷载，为简化计算，计算重量取混凝土重量的1.2倍[1]。

①翼缘板部位荷载计算。

Q翼板=1.1651m2×12×26kN/m3×1.2=436.2kN

Q模板=158.46kN（依据挂篮设计图计算得出）

由于支架布置图中翼缘板部位采取的是型钢模板，型钢支架每0.9m设置一道，通过两根双拼I22工字钢与沉重横梁连接，按上面算出来的翼缘板荷载需等效为集中力，则单点分配梁受到的集中压力为q1=（436.2+158.46）/15/2=19.8kN。

②腹板部位荷载计算。

Q腹板=8.8722m2×26kN/m3×4.25×1.2=1176.5kN

q2=1176.5kN÷5（根）÷4.25m=55.36kN/m

③顶板＋底板荷载计算。

Q底板=（2.9432+4.22）m2×4.25×26kN/m3×1.2=919.8kN

q3=919.8kN÷5根÷4.25m=43.28kN/m2。

4.2 主纵梁受力检算

对纵梁进行受力分析后可行知，靠近墩身处承重梁支反力最大，此处仅计算靠墩身处承重梁，承重梁采用双拼I40a工字，（34.67+22.35）*2/2=57.02kN，（90.54+52.59）/2=71.56。

则横梁所受弯矩如图3所示。

图3 支架横梁弯矩图

通过弯矩图所示可得知横梁最大弯矩138.74，分配梁弯曲应力σmax=138.74/1085.7=127.78MPa＜f=156.78MPa，满足受力要求！

4.3 钢管墩强度检算

钢管墩所受的最大轴力N=1086kN，钢管墩截面积A为：

则钢管墩的强度为：

因此，钢管墩强度满足要求。

5 刚构连续梁主要施工工艺

5.1 0#段支架安装

钢管桩由测量人员测量定位后，用垂线法测量钢管桩垂直度，垂直度偏差不大于1%L且不大于5cm。测量复核垂直度和平面位置后安装在承台设计位置上，管桩与承台连接采用植筋连接，植筋后及时采用高强砂浆进行灌缝，钢筋直径为25mm，钢筋植入承台深度不小于10cm，与管桩焊接长度不小于12.5cm，每根管桩焊接4根钢筋。管桩在施工现场进行连接加长，焊接前应将管桩端头用角磨机打磨平整，所有焊接面焊接前必须先进行打磨，焊接应在平整的地面或者钢栈桥上进行，保证钢管接长的垂直度，焊缝要求饱满不漏焊，接口处加焊3块加强帮板。剪刀撑采用20槽钢，与钢管桩焊接牢固。两根剪刀撑交叉搭接。剪刀撑焊接采用双面焊与管桩焊接牢固[2]。

管桩安装到设计标高后，根据桩顶实测标高确定管桩切割高度，要求切割表面平整，钢管桩顶部开设20cm深的槽口，用于安装承重梁。承重梁顺桥向前后两根采用不同的顶标高，调节出0#块悬挑段底板坡度。承重梁与分配梁之间打设木质三角砌块，保证分配梁与承重梁的紧密接触，同时用于浇筑完后落模使用。分配梁铺设在承重梁上方，顺桥向铺设；分配梁端部必须与墩身接触顶紧。

5.2 0#段模板安装

0#段模板均采用钢模板，模板在厂内加工完成后运输至桥位处，用塔吊按由远及近、由低到高的顺序分节段吊装至支架上，原位拼装成型。吊装时，先吊离塔吊较远侧，按先中后边的顺序，逐节拼装并及时用型钢将背架连接牢固。底节吊装时，应精细调节其垂直度、顶高程，调好后，将模板及背架底用型钢与支架分配梁焊牢。在顶节吊装前，应先用捯链或长型钢将已拼好的侧模做好斜拉撑。顶节模板起吊前用四点起吊法，调节钢丝绳长度及吊点，使模板节腹板面能垂直起吊，平稳落在已拼好的侧模上。侧模拼装好后，经项目部技术人员及监理工程师检查底、侧模合格后，开始绑扎底、腹板钢筋。

5.3 0#段混凝土浇筑

0#段混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土罐车运输至墩位处，用地泵泵送入模。混凝土浇筑前，对支架、模板、钢筋和预埋件等进行全面检查，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢清理干净。混凝土浇筑应连续进行，整个浇筑时间不宜超过混凝土终凝时间。底板混凝土入模塌落度应偏高值，快速、连续浇筑并及时振捣密实，每个箱室底板中心区域宜预留一定区域暂不浇满，待腹板第一层浇筑完且稳定后补满，靠近腹板根部应及早浇满并振捣密实；第一层腹板混凝土的入模塌落度应偏低值，第二层宜偏高值，第一层浇筑应视对应底板混凝土初凝情况缓慢多次分层浇筑，浇筑过程中尽量减少对波纹管的扰动，并加强锚后区域的振捣。

6 安全质量保障措施

①箱梁悬浇工艺要求严，在施工中须对挂篮变形、主梁挠度进行连续观测和严格控制，在立模浇筑混凝土前、后，预应力张拉前、后，行走挂篮前、后，对箱梁标高、轴线进行动态跟踪连续观测，并与设计提供的标高、挠度进行对比，及时调整箱梁预拱度，确保箱梁线型符合设计要求[3]。

②在混凝土浇注过程中要安排专人检查支架，主要内容检查支架的变形、扣件的松紧、地基的牢固性等。同时安排测量人员布设测量控制点，对支架的变形进行时时观测，以保证支架的安全。

③所有防护设施的施工必须在安全小组的全过程监督下进行，确保施工质量，完成后由安全小组验收，合格后才能投入施工使用。

7 结束语

通过优化T构0#段支架结构设计，在确保其在满足受力要求和施工需求的条件下尽可能的减轻自身重量，不但大大降低了施工连续梁施工措施费用，而且支架结构优化后其安装和拆卸周期也明显缩短，加快了施工进度。由于支架受力合理，操作简便，减少了高空作业时间和施工难度，提高了作业安全性。通过现场实际应用，该单联多跨度悬臂连续梁施工所涉及的工艺和措施在施工中取得很好的效果，也为后续类似施工提供了借鉴和参考。