余鴻飛

（重慶巨能建設(shè)(集團(tuán))有限公司，重慶 401121）

空腹式V型撐連續(xù)剛構(gòu)預(yù)應(yīng)力拱橋施工技術(shù)

余鴻飛

（重慶巨能建設(shè)(集團(tuán))有限公司，重慶 401121）

該文以重慶市長壽區(qū)北部新城桃花溪8號(hào)橋?yàn)槔?，介紹空腹式V型撐連續(xù)剛構(gòu)橋梁施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，應(yīng)采取的施工措施，以及因此類橋型受力特點(diǎn)而出現(xiàn)的問題，可為類似工程設(shè)計(jì)及施工提供參考。

空腹式；V型撐；連續(xù)剛構(gòu)；拱橋施工

0 前言

重慶長壽區(qū)北部新城桃花溪8號(hào)橋位于長洪路中段，跨越桃花溪河，結(jié)構(gòu)布置為31.5+45+31.5m連續(xù)空腹式剛構(gòu)橋。

為了滿足長壽區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展需要，建成后的北部新城將和長壽主城連成一片，共同成為長壽的中心。故此，根據(jù)橋位處實(shí)際地形情況，為滿足橋梁跨越桃花溪河的使用功能，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、美觀及施工可行性等要求，橋梁縱向設(shè)計(jì)采用空腹式V型撐設(shè)計(jì)。

橋梁上部結(jié)構(gòu)箱梁采用單箱六室，箱梁采取多跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，全橋共一聯(lián)。下部結(jié)構(gòu)墩身結(jié)合外觀要求由單個(gè)墩身變成雙肢設(shè)計(jì)，兩肢沿縱橋向向跨中傾斜形成V型撐，V型撐與跨中箱梁組合成拱橋。V撐底緣分別位于R=62.418m半徑圓曲線上，中跨V撐底緣位于R=35.755m圓曲線上，V撐厚度為100cm。箱梁及V型撐均為C50混凝土，如圖1所示。

圖1 橋梁施工步驟

此類橋梁受力特點(diǎn)：因上部結(jié)構(gòu)箱梁預(yù)應(yīng)力施工形成多跨連續(xù)預(yù)應(yīng)力剛構(gòu)結(jié)構(gòu)，全橋行車荷載及恒載通過箱梁傳遞給V型撐，在V型撐內(nèi)形成拱軸向應(yīng)力，并向下傳遞至墩臺(tái)及橋梁基礎(chǔ)。

1 施工分段劃分

1.1 施工重難點(diǎn)分析

根據(jù)該橋梁施工圖設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)，其橋梁施工的重難點(diǎn)就是V型撐的施工。由于橋梁設(shè)計(jì)中單個(gè)V型撐具有不對(duì)稱性，存在上大下小、頭重腳輕的特點(diǎn)，在V型撐及上部結(jié)構(gòu)箱梁施工期間存在施工荷載不平衡，這時(shí)是施工過程中的最不利狀態(tài)，容易失穩(wěn)。為了抵抗這種不平衡力，在施工中就需要采取一定措施保證結(jié)構(gòu)施工穩(wěn)定。

1.2 施工順序

明確橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以后，結(jié)合施工設(shè)計(jì)要求，按照施工的先后順序?qū)⑷珮蛏喜拷Y(jié)構(gòu)分為四個(gè)步驟。當(dāng)橋梁的基礎(chǔ)及承臺(tái)完工后，第一步進(jìn)行V型撐施工，第二步進(jìn)行V撐上部27.5m的箱梁施工，第三步施工邊跨箱梁，第四步施工中跨箱梁，如圖1所示。

2 施工方案選擇

根據(jù)以上重難點(diǎn)分析，空腹式V型撐連續(xù)剛構(gòu)拱橋施工的關(guān)鍵在于V型撐及以上箱梁部分的施工。由于此類橋型設(shè)計(jì)及其本身的特點(diǎn)，施工中容易產(chǎn)生不均衡的水平荷載，因?yàn)檫@種不均衡水平分力的影響可能導(dǎo)致支架變形，甚至失穩(wěn)，形成嚴(yán)重的安全隱患。

為了徹底消除這種安全隱患，在工程實(shí)施前提出兩種施工方案。

方案一：由項(xiàng)目方提出在V型支撐的兩肢之間用預(yù)應(yīng)力索加載的方式，克服V型支撐在施工中產(chǎn)生的水平分力。

優(yōu)點(diǎn)：在V型支撐的兩肢之間增加預(yù)應(yīng)力索，通過預(yù)應(yīng)力加載的方式能夠抵抗施工中的不均衡水平力。

缺點(diǎn)：由于上部施工荷載是變化的，預(yù)應(yīng)力何時(shí)施加？加載多少？加載幾次等問題實(shí)難把握；再則，增加的預(yù)應(yīng)力在V型支撐的兩肢之間形成內(nèi)力，如果這種內(nèi)力不準(zhǔn)確就會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物本身造成破壞，后果很難預(yù)料。

方案二：V型支撐施工以后，在其水平分力的相反方向各增加一個(gè)剛性支撐，用于抵消施工中產(chǎn)生的水平分力。

優(yōu)點(diǎn)：剛性支撐在V型撐施工期間預(yù)埋連接容易掌握，且能夠隨著上部施工荷載的變化分擔(dān)不同的水平抵抗力。

缺點(diǎn)：需要牢固的基礎(chǔ)作為支撐。

以上兩種施工方案，在方案評(píng)審時(shí)一致認(rèn)為方案二是有效的，并容易把握，不受橋梁上部荷載變化的影響，對(duì)施工更為有利。最后確定按方案二進(jìn)行施工。

3 主要施工操作要點(diǎn)

空腹式V型撐連續(xù)剛構(gòu)拱橋施工[1]主要采用落地式滿堂支架與型鋼支撐結(jié)合的施工方法。其主要施工工藝流程如下。

圖2 施工工藝流程

3.1 地基處理

地基基礎(chǔ)主要滿足上部結(jié)構(gòu)施工荷載，以及V型撐剛性支撐作用反力的要求。

3.2 支架搭設(shè)

全橋采用碗扣式鋼管滿堂支架。V撐下的支架間距為0.6（橫橋向）×0.6m（順橋向）；V撐與主梁的結(jié)合部間距為0.6（橫橋向）×（0.45×2m）（順橋向）；全橋橫桿步距1.2m。 支架外側(cè)立面與橫向間增設(shè)剪力撐加固，滿足支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

剪刀撐采用扣件式普通腳手管搭設(shè)，橫橋向間距4.8m，順橋向共設(shè)置4道，剪刀撐與地面的夾角在45°～60°之間。

3.3 型鋼支撐

施工中剛性支撐采用型鋼組合方式，按照上部結(jié)構(gòu)箱梁恒荷載及施工荷載進(jìn)行考慮，并要有足夠的安全系數(shù)。

按照施工順序，V型撐結(jié)構(gòu)需分兩次完成，第一次先施工V型撐的兩肢，第二次施工其上預(yù)應(yīng)力箱梁。當(dāng)V型撐混凝土齡期強(qiáng)度達(dá)到80%后，方可搭設(shè)上部27.5m箱梁支架。

在進(jìn)行V型撐上部27.5m箱梁支架施工前須完成型鋼支撐的安裝。為了達(dá)到最佳效果，型鋼支撐在V型撐3/4的高度上，其橫橋向安裝間距為3m。型鋼支撐采用2根10#槽鋼加工成一組，相向焊接合成方鋼，方鋼上下通過預(yù)埋鋼板焊接成整體，滿足施工需要，如圖3、圖4所示。

圖3 順橋向支架布置圖二

圖4 現(xiàn)場應(yīng)用

施工中通過斜向的型鋼支撐抵消上部結(jié)構(gòu)施工中的水平力，保持橋梁上部荷載施工平衡。所以，型鋼支撐必須保持足夠的強(qiáng)度，并確保壓桿穩(wěn)定，通過計(jì)算能夠滿足施工要求。

3.4 預(yù)壓

為了檢驗(yàn)支架的安全與穩(wěn)定，消除支架搭設(shè)及地基基礎(chǔ)的彈性和非彈性變形，按照設(shè)計(jì)要求對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量為箱梁自重的1.2倍。通過預(yù)壓檢驗(yàn)，支架及型鋼支撐完全滿足施工要求，并根據(jù)預(yù)壓結(jié)果調(diào)整施工預(yù)拱度值，確定底模立模標(biāo)高。

3.5 箱梁施工

箱梁施工順序按照先施工V撐上部27.5m段，再施工邊跨箱梁，最后施工中跨箱梁。箱梁混凝土分兩次澆筑，第一次澆筑底板、腹板及橫梁，澆筑高度至腹板頂；第二次澆筑至箱梁設(shè)計(jì)頂板。澆筑箱梁混凝土?xí)r應(yīng)對(duì)稱均衡，兩端下料差不得超過5m3。

箱梁鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道同步預(yù)埋，經(jīng)檢查無誤后方可澆筑箱梁混凝土。

3.6 預(yù)應(yīng)力施工

當(dāng)混凝土齡期≥7d且強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)，可按設(shè)計(jì)要求順序及步驟進(jìn)行張拉。鋼絞線采用1860MPa級(jí)高強(qiáng)度低松弛鋼絞線Φ15.24。

張拉控制采用張拉力與伸長值的雙控，以張拉力為主。

箱梁預(yù)應(yīng)力鋼束張拉施工完成后，孔道內(nèi)應(yīng)盡早壓漿（48h內(nèi)）。施工中采用真空壓漿工藝，其工作性能指標(biāo)如表1所示。

表1 預(yù)應(yīng)力壓漿工作性能表

3.7 支架拆除

當(dāng)上部結(jié)構(gòu)合攏完成橋梁受力體系轉(zhuǎn)換，且混凝土齡期及養(yǎng)護(hù)滿足設(shè)計(jì)要求后可以進(jìn)行支架拆除。

支架拆卸的順序：應(yīng)從跨中開始，對(duì)稱向兩端墩柱卸荷拆除滿堂腳手架。拆下的鋼管應(yīng)按規(guī)格分類堆放到指定位置，而且要堆放整齊，保持現(xiàn)場整潔和文明施工。

4 總結(jié)

（1）方案選擇采用斜向型鋼支撐不僅施工操作簡單，而且能夠抵消上部結(jié)構(gòu)施工荷載產(chǎn)生的水平分力，自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)力變化，確實(shí)是有效和可靠的。

（2）橋梁施工結(jié)束后，發(fā)現(xiàn)在V型撐與上部結(jié)構(gòu)箱梁結(jié)合處的拱下部產(chǎn)生細(xì)小的橫橋向裂紋[2]，經(jīng)檢測該裂紋在全橋向左右對(duì)稱，寬度和深度均較小，不影響橋梁安全。分析其主要原因是橋梁上部結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力施工對(duì)V型撐（非預(yù)應(yīng)力）結(jié)合部位產(chǎn)生拉應(yīng)力，導(dǎo)致產(chǎn)生裂紋。此現(xiàn)象與該類橋型受力特點(diǎn)有一定關(guān)系，以后在類似工程設(shè)計(jì)及施工中應(yīng)采取規(guī)避措施盡量避免。

[1]交通運(yùn)輸部.JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]劉家兵.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋拱肋裂紋控制技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2013（4）.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

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open-web model;V-shaped support;continuousrigid frame;arch bridgeconstruction

U445

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1671-9107（2017）10-0009-03

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.10.009

2017-03-13

余鴻飛（1975-），男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，主要從事公路、橋梁及隧道建設(shè)工作。