陳偉

摘要 湖北白洋長江公路大橋北索塔采用鋼筋混凝土門型框架結(jié)構(gòu)，索塔設(shè)上下兩道橫梁。文章簡要闡述了白洋長江公路大橋北索塔上橫梁塔梁同步空中膺架法現(xiàn)澆施工工藝，上橫梁分兩次澆筑。采用有限元分析軟件進(jìn)行施工過程模擬分析，選擇最佳的預(yù)應(yīng)力分批張拉方案，輕量化現(xiàn)澆膺架設(shè)計(jì)，降低上橫梁混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)，保證施工質(zhì)量，可為類似工程提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞 公路橋梁;上橫梁;施工技術(shù)

中圖分類號(hào) U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）01-0174-03

0 引言

白洋長江公路大橋是宜昌至張家界公路在湖北省宜昌市境內(nèi)跨越長江的通道，是國家高速G59的控制線節(jié)點(diǎn)工程，是湖北省骨架公路網(wǎng)中的重要組成部分。白洋長江公路大橋于2016年8月動(dòng)工興建，2019年11月主橋合龍，2020年10月交工驗(yàn)收，2021年2月9日通車試運(yùn)營。白洋長江公路大橋主橋?yàn)橹骺? 000 m的單跨鋼桁梁懸索橋，北索塔上橫梁塔梁采用同步空中膺架法現(xiàn)澆施工工藝，施工經(jīng)驗(yàn)具有一定的參考價(jià)值。

1 工程概況

白洋長江公路大橋北索塔采用鋼筋混凝土門型框架結(jié)構(gòu)，塔高142.5 m，混凝土標(biāo)號(hào)C50。索塔共設(shè)上下兩道橫梁，其中上橫梁采用單箱單室截面預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，橫梁寬7.0 m，高7.0 m，底面長度31.18 m，混凝土總方量約1 550 m3，橫梁底部設(shè)置1.5 m裝飾塊。梁內(nèi)共布置50束15.2-19低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，錨固點(diǎn)設(shè)在塔柱外側(cè)壁。北索塔上橫梁構(gòu)造設(shè)計(jì)見圖1。

2 總體施工方案概述

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際施工條件，北索塔上橫梁采用空中膺架、塔梁同步澆筑方案，共分兩層澆筑，其中裝飾塊水平層1.5 m+上橫梁第一次3.5 m同塔柱31#節(jié)段一次澆筑，剩余上橫梁3.5 m與塔柱32#節(jié)段同步澆筑，塔柱側(cè)面的豎向裝飾塊在上橫梁施工完成后進(jìn)行澆筑?；炷翝仓瓿?，分批張拉預(yù)應(yīng)力鋼束。

3 主要施工方法

3.1 現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)及施工

上橫梁支架采用斜腿支撐系統(tǒng)，主要由鋼管斜腿、縱向撐桿、柱間平聯(lián)、卸荷砂筒、型鋼縱橫梁、貝雷架及工字鋼分配梁等組成。

斜腿支撐系統(tǒng)由6根Φ820×10 mm鋼管及6排（單側(cè)三排）2[40b型鋼共同組成斜腿體系，縱橫橋軸向均按3×2布設(shè)，鋼管間采用法蘭盤連接;鋼管斜腿縱向布置3道Φ325×8 mm鋼管平聯(lián)，與鋼管立柱形成剛架結(jié)構(gòu)，型鋼斜腿縱向采用[40b組成平聯(lián);三排斜腿兩側(cè)排斜腿布置塔柱腹板上，中間排布置在塔柱中軸線上[1]。

斜腿根部設(shè)塔柱間橫向撐桿，塔內(nèi)設(shè)塔內(nèi)橫撐（根部塔柱內(nèi)腔內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置塔內(nèi)橫撐），均采用Φ630×

8 mm鋼管;鋼管立柱頂端布設(shè)2I56b工字鋼橫梁，橫梁上安置卸載沙筒，沙筒上布設(shè)2I56b工字鋼縱向分配梁，縱向分配梁上安設(shè)貝雷梁作為橫向分配梁（22片）。在貝雷梁上布設(shè)縱向2I25b工字鋼，工字鋼上再分配橫向I10的工字鋼作加勁肋，最后在I10工字鋼上鋪設(shè)6 mm鋼板形成底模。支架鋼材材質(zhì)均為Q235?，F(xiàn)澆支架總體設(shè)計(jì)見圖2。

采用Midas civil有限元分析軟件整體建模分析，現(xiàn)澆支架各桿件最不利荷載作用下應(yīng)力均小于規(guī)范設(shè)計(jì)允許應(yīng)力，支架整體最大變形19 mm（見圖3），一階屈曲穩(wěn)定荷載系數(shù)為11.9>4（見圖4），整體強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性滿足施工要求。

為減少高空作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，提高支架焊接質(zhì)量和安裝效率，三角斜腿膺架采用廠內(nèi)預(yù)裝成排架，運(yùn)至現(xiàn)場后利用索塔施工塔吊分片進(jìn)行吊裝安裝，然后依次吊裝安裝貝雷梁、型鋼分配梁及模板系統(tǒng)?？紤]支架整體剛度較大，施工過程中未對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，僅根據(jù)支架彈性變形模擬計(jì)算結(jié)果，在底模安裝前進(jìn)行支架預(yù)拱度設(shè)置（見圖5）。

3.2 模板系統(tǒng)及鋼筋安裝施工

上橫梁模板分為底板底模板（含裝飾塊底板）、頂板底模板及側(cè)模施工。底板底模采用現(xiàn)澆膺架支架支撐，頂板底模采用橫梁內(nèi)滿堂式腳手架支撐。橫梁外模板采用定型鋼模板，厚度6 mm，內(nèi)側(cè)模板采用大塊組合鋼模板，倒角位置采用異性鋼模，頂板底模板采用1.5 cm竹膠板，10×10 cm木方按30 cm間距布置小分配梁，順橋向采用I10型鋼大分配梁，安裝均采用塔吊進(jìn)行分塊定位安裝。模板安裝完成后，同時(shí)綁扎橫梁鋼筋和塔柱31#、32#節(jié)段鋼筋，橫梁鋼筋先綁扎裝飾塊、橫梁底板及腹板鋼筋，第一次混凝土澆筑完成后，再綁扎橫梁頂板鋼筋[2]。

3.3 混凝土分層澆筑施工

上橫梁混凝土由2臺(tái)地泵通過分別附著布置在上、下游塔柱上的泵管垂直泵送至上橫梁。通対泵管向上橫梁及對(duì)應(yīng)塔柱內(nèi)布料，布料區(qū)域范圍利用泵管、三通管和軟管進(jìn)行調(diào)整。在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，分層進(jìn)行澆筑，每層澆筑厚度不大于30 cm。每次混凝土澆筑完成后，采用已布置的上橫梁自動(dòng)噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行14天灑水保濕養(yǎng)護(hù)。

3.4 預(yù)應(yīng)力施工

該橋上橫梁預(yù)應(yīng)力束均設(shè)計(jì)為通長束，設(shè)計(jì)數(shù)量為50束15.2-19低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其分布位置主要為上橫梁底部32束，頂部18束，錨下張拉控制應(yīng)力為0.75Rby=1 395 MPa，每束張拉力為3 686 kN。鋼束錨固端分別位于塔柱31#、32#節(jié)段外側(cè)壁。為降低上橫梁底板混凝土在第二次混凝土澆筑過程中的開裂風(fēng)險(xiǎn)，采用有限元分析軟件分別對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束不同的張拉工況進(jìn)行模擬分析，選擇最佳張拉順序，確定最佳張拉方案（見圖6）。

上橫梁混凝土澆筑完成后，對(duì)混凝土進(jìn)行連續(xù)7天24 h保濕養(yǎng)護(hù)，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的90%以上時(shí)開始第一批16束預(yù)應(yīng)力張拉施工。張拉采用智能張拉系統(tǒng)按以下順序和原則進(jìn)行：先從靠近底板中部向上、下緣依次張拉，底板兩側(cè)同一高度預(yù)應(yīng)力鋼束對(duì)稱張拉。第二次混凝土澆筑完成后張拉頂板、腹板18束鋼束，張拉順序與原則與第一批張拉鋼束相同，最后張拉腹板底部第三批16束鋼束。每批次張拉完成后24 h內(nèi)完成預(yù)應(yīng)力管道壓漿和封錨，完成上橫梁全部施工[3]。

4 結(jié)語

通過白洋長江公路大橋北塔上橫梁空中膺架設(shè)計(jì)與施工方案，介紹了上橫梁支架的總體設(shè)計(jì)及上橫梁施工。從工程實(shí)際實(shí)施效果來看，對(duì)剛度較大的空中膺架不進(jìn)行預(yù)壓，僅根據(jù)支架彈性變形模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行底模預(yù)抬，上橫梁混凝土澆筑后各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。通過有限元分析軟件對(duì)預(yù)應(yīng)力張拉方案的不同張拉工況進(jìn)行模擬計(jì)算和對(duì)比分析，選擇最優(yōu)張拉方案，不僅能減小支架荷載，提高施工安全性，同時(shí)能最大限度降低上橫梁底板混凝土開裂風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙成貴.公安長江大橋主塔上橫梁施工技術(shù)[J].上海公路，2019（3）：41-45+4.

[2]張德致，張敏，代皓，等.黃岡公鐵兩用長江大橋橋塔上橫梁施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2013（3）：5-10.

[3]薛光雄.公路橋梁施工系列手冊(cè)：懸索橋[M].北京：人民交通出版社，2014.