乌细沟大桥引桥临时墩的计算
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摘要:在山区高速公路的建设中，高墩箱梁的施工较多。常见的一般有满堂支架施工、造桥机施工，贝雷片配钢管支架施工等。采用不同的形式，工期和成本也不同，且相差较大。对于跨径≥30米箱梁且墩高大于60米来说，满堂支架施工成本太大。在没有造桥机的情况下，采用贝雷片配钢管支架、跨中设临时墩的施工方案，能较好的缩短工期、节约成本、保证质量。
一、工程慨述
厦蓉高速（贵州境）榕江格龙至都匀段第BT2合同段位于榕江县平江乡巴鲁村及三江乡四格村，起于计摆组，止于乌鹅隧道中部，起讫桩号为ZK114+750～ZK117+330（YK114+750～YK117+340），路线全长2.58公里（以左幅计）。主要工程有乌细沟特大桥、计摆大桥和计摆隧道与乌鹅隧道。其中乌细沟特大桥上构结构形式为：左线3×40+3×40+3×40（连续箱梁）+94+180+94（连续刚构）+2×37（连续箱梁）+2×30（连续箱梁），右线4×40+3×40（连续箱梁）+94+180+94（连续刚构）+4×37（连续箱梁）。主墩最高达128米，引桥过渡墩最高达106米。主桥上部构造箱梁为三向预应力结构，采用单箱单室截面，箱梁顶板宽13米，底板宽7米，外翼板悬臂3米，箱梁顶板设置成2%单向横坡。箱梁跨中及边跨支架现浇段梁高4米，墩与箱梁相接的根部断面和墩顶0号梁高为10.8米。从箱梁根部至中跨跨中，箱高以1.8次抛物线变化。箱梁腹板厚度在墩顶范围内厚90厘米，其余腹板厚度为80、65、50cm，分别在7、14号梁段（共计22个梁段）完成渐变。箱梁0号块底板厚度为1.5m，底板厚从悬臂根部至悬浇结束处为1.2～0.32cm按1.8次抛物线变化。
二、方案慨述
主梁：用贝雷桁片拼装为主梁承受浇筑砼的荷载，为保证贝雷梁的安全与稳定，在跨中位置设置临时墩。主梁采用5组共13片贝雷梁，边组为3片贝雷梁组成，次边组为2片贝雷梁组成，中组为3片贝雷梁组成。边组与次边组贴紧墩身并且钢管锁定扣紧，中部安装在墩身中部，所有贝雷梁均采用钢管架锁定扣紧（利用梁上钢管架进行）以保证贝雷梁的横向稳定。
临时墩：当临时墩大于35m时，采用φ630×10焊管搭设临时墩。
临时墩基础：临时墩采用φ630×10焊管，在相应的位置挖桩基础承受上部的荷载；钢管临时墩基础采用桩基础，桩基础采用人工挖孔桩方式，桩长控制在10m以内，根据设计的地质资料和墩身桩基挖孔地质资料，桩底要求达到0.75Mpa，并且进行强风化层至少8m。
乌细沟特大桥都匀岸引桥最高墩为106m，最矮墩为32米。其中12跨、13跨、14跨平均墩高均大于50米，设置支架难度较大，故施工时我们采用在两墩之间跨中处设置φ630×10钢管临时墩，纵桥向用贝雷梁，贝雷梁上设计扣件式钢管支架的方案进行。钢管临时墩采用φ630×10钢管，为保证墩柱的长细比，在每隔15m位置设置横向联系；临时墩与基础联结：在桩基顶设置钢锚板，将钢管焊接在锚板上，将桩基钢筋与钢管进行包裹后焊接在钢管上，然后关模进行混凝土浇筑，在浇筑的过程中必须保证钢管的垂直度和平面位置不能偏差。钢管的接长用法兰盘进行连接加长，法兰盘用12mm的钢板加工而成，在法兰盘与钢管之间用10mm的缀板补强。临时墩顶构造：取50cm钢管专门加工墩顶段临时墩，墩顶段构造采用在钢管内焊接加劲板，然后用20mm钢板焊接在钢管上构成一个平面，钢板焊接时需要与钢管内的加劲板焊接在一起。在墩顶用I32与钢管顶焊接为三角形构成支撑架，支撑架用槽钢联结以减少长细比和内力。为保证三角架的受力后的稳定，在三角架顶部位置设置拉杆在减少内桁杆焊接的拉应力。
二、受力分析和计算
1、荷载分析：临时墩承受主梁的反力，根据施工方案图纸计算得出临时墩受力如表1所示。
2、模型图：根据上表，取最大受力的后临时墩进行计算，临时墩布置如图1所示。
3、分配梁计算：
a、分配梁采用2组贝雷梁，其受力模型如图2。
b、计算结果(图3)。
c、结果分析(表2)。
4、斜撑计算：
a、构成：三角斜撑由2I32工字钢、2[12.6与1[12.6焊接组成，如图4所示。
b、计算结果(图5)。
c、结果分析：
斜撑：，斜撑由2根I32a组成，则每根工字钢应力＜，结构安全。
上水平拉杆：，水平拉杆由2根[12与I40焊接组成，则每根水平拉杆应力＜，结构安全。
下水平拉杆：，由1根[12组成，＜，结构安全。
5、 立柱验算：
立柱为φ630×10的无缝钢管用法兰盘连接而成，每15m一道横向联系，每30m设置一道三角剪刀撑横各联系，横向联系采用[12，如图6所示。
a、电算结果(图7)。
b、验算结果：
立杆＜结构安全
水平联结杆：＜结构安全
斜拉联结杆：＜结构安全
c、 立杆稳定验算：
立杆为φ630×10钢管，其截面属性为：A=19477.9mm2，I=936155341mm4，回转半径
立杆每15m有一道系梁，则长细比，查《路桥施工计算手册》P789页附表3-26，得
立杆极限荷载＞结构安全
d、立杆欧拉公式验算：
立柱受力模型取下端固定，上端自由的最不利情况用欧拉公式进行临界力计算。
满足要求
四、临时墩桩基础计算
1、构造：根据桥墩桩基础地质构造图以及桩基础实际地质柱状图，该处的地质均为风化的变质板岩，承载能力低，故采用桩基础的方式进行。间距以墩的间距6.6m，直径D=1.2m。
2、桩基承载力验算：
――桩的周长，
――桩的有效长度，取
――桩壁的平均极限摩阻力，根据设计与实际挖孔的资料，该处为强风化泥质板岩，=150Kpa。
――桩底面积，
――桩底的极限承载力，根据设计与实际挖孔的资料，该处为强风化泥质板岩，=700Kpa。
＞P=1532KN满足
3、桩身混凝土轴心受压计算：
桩身混凝土轴心受压计算
混凝土为C20，则fc=14.3Mpa
D=1.2m桩基轴心受压容许承载力（不考虑钢筋受压）
[P]=1.131×14.3×106=16173KN满足
五、结束语
通过上述各指标的计算，临时墩结构和基础均能满足设计和施工各项要求，可以使用。
乌细沟引桥30米箱梁施工通过该方案的顺利实施，不仅缩短了工期，而且加快了进度，节约了成本，实现了工期和成本双丰收。在山区高速公路桥梁的建设中，对于支架高度大于或等于50米的上构现浇作业施工，支架设计采用钢管临时墩的方案是个经济适用的选择。
参考文献
[1] 人民交通出版社《桥梁设计与计算》.