某跨江大桥拱肋三角刚构施工技术

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摘要 本文结合某跨江大桥的施工实践，对拱肋三角钢构施工方案选定、现浇支架设计、施工及拱肋混凝土施工等关键施工技术进行简要论述。

关键词 拱肋三角刚构；施工技术

中图分类号 U448.23 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0054-02

1 工程概况

某跨江大桥总长1304.9m，主桥长度372m（40+67+158+67+40），宽度43m，为新月形五跨连续梁拱组合体系桥，采用刚性梁柔性拱，由左右两幅预应力混凝土变截面连续梁和中间独立的中承式钢管混凝土拱三个受力体系组成。两幅主梁之间通过钢横梁连接，再由主、副吊杆悬吊钢横梁，使梁、拱、吊杆三个受力体系共同承受桥梁荷载。桥面以上拱肋为新月型钢管异性拱肋，桥面以下拱肋为预应力钢筋混凝土结构，由边拱肋、主拱肋混凝土段和纵梁组成三角刚构。拱肋断面为变高变宽实心矩形断面，边拱肋由拱座处5.6×3.5m变化到与纵梁交接处的3.6×3m，渐渐与纵梁融为一体；主拱肋断面由拱座处8.0×5 .0m变化到与纵梁结合部3.6×4.5m；纵梁采用矩形箱式断面，高2.75m，宽3.6m，顶底板厚30cm，腹板厚度为60cm；拱肋三角刚构内预应力钢索根据混凝土施工分段情况分段布置、分段张拉。拱肋三角刚构布置见图1。

2 施工难点与重点

1）拱肋三角刚构位于主河道，需在水中搭设现浇支架施工，如何确保支架受力明确、施工简便，是拱肋三角刚构施工重点。

2）拱肋三角刚构结构复杂，混凝土量大，必须分节浇注，因拱肋倾斜角度大，合理进行浇注节段划分，避免后浇节段对先浇节段的不利影响，避免拱肋根部产生裂缝，是施工中的难点与重点。

3）拱肋轴线为悬链线，如何合理设置经济、合理的底模系统，确保施工线形，是施工中的一个重点。

3 施工方案的选定

3.1 现浇支架设计

经综合考虑，三角刚构均采用支架现浇施工方案。支架基础采用插打φ600×8钢管桩基础形式，钢管之间φ273×6连接系，采用其上铺设HN400或HN500型钢分配梁或贝雷片作为现浇支架受力结构，形成现浇底平台，为了避免纵梁施工对拱肋的不利影响，其中纵梁支架与拱肋支架分开布置。拱肋及纵梁底模板采用木模，拱肋侧模采用钢模板，纵梁侧模、内模采用木模。拱肋三角刚构支架布置见图2。

3.2 三角刚构分节段施工

综合考虑以下几个方面：①减小施工阶段拱肋受力状况对结构的不利影响，②减小施工中后节段施工对前节段支架的沉降影响，③减小三角刚构的内部次应力，及单次混凝土施工劳动强度，将三角刚构分成11个节段，在三角刚构边拱肋与纵梁的交汇处设置合龙段。具体分节段见图3。

3.3 底模线形控制

因边拱肋底面设计线型为悬链线，而边拱肋纵向分配梁为折线形，为了确保施工线形，通常需要定制加工变截面的底模系统，通常采用木底模和变截面钢肋组成，采用此方案由于截面变化大，钢肋数量多，且需定尺加工，生产成本大。本工程在平整木模上采用砂浆垫层，砂浆垫层表面覆盖白铁皮来调节底模线型，方便经济，使用效果良好。

4 关键施工技术

4.1 支架设计与施工

根据拟定的施工方案，对现浇支架进行设计与验算，考虑纵梁施工与拱肋施工因浇筑时间差的不均匀沉降问题，将主拱肋、边拱肋及纵梁支架采取了分离式设计，在计算方面也单独建模验算了主拱肋支架、边拱肋支架、纵梁支架，铰座及模板系统。

支架各个构件均采用梁单元模拟，荷载按实际计算值加载，主要考虑支架自重、浇注节段混凝土自重、模板荷载、施工荷载、水流荷载和风荷载。另外对钢管桩承载力、铰座、模板等也进行了计算，计算结果均满足要求。

支架钢管桩插打采用50T履带吊配合Z-90震动打桩锤施工，插打时保证设计所要求的平面位置，垂直度和入土深度，对于入土深度不能满足设计要求，但插打困难的钢管桩采用千斤顶进行承载力试验，满足承载要求方可使用，支架连接系、分配梁均分节段安装、焊接就位。钢管支架搭设完成后组织验收、签证，验收合格后方可进行后续施工。

4.2 边拱肋底模系统布置与施工

为了确保底模线形满足设计要求，并减少施工投入，在纵向分配梁上铺设15×10方木，方木上面平铺15mm竹胶板，然后在平整的竹胶板上设置2～3道纵向15mm厚木条，木条在高度方向的线形与拱肋底部一致，为了便于后续拆除，横向每隔2m设置一道木条，将底模系统分割成约2m×2m的格块，然后在格块内填入砂浆垫层，为了便于后续脱模，砂浆垫层表面覆盖白铁皮。边拱肋底模系统布置见图4。

图4 边拱肋底模系统

4.3 混凝土施工过程的监测

拱肋三角刚构采用分节段施工，进行节段混凝土浇筑时必须对支架系统进行监测，目的是获取各种施工状态下，支架的变形是够与设计相符，并能及时提供施工预警，避免造成施工事故，拱肋三角刚构监测主要内容是支架钢管桩的沉降与位移，纵向分配梁的变形。因为支架承受较大的竖向荷载和水平荷载，每节段混凝土浇筑前、浇筑1/2、浇筑结束、预应力张拉后都需对支架各控制点进行沉降和位移观测，并计算值进行比较，使支架施工各个步骤持续可控，有效地确保了施工安全与质量。

4.4 合龙段施工

合龙段位于拱肋与纵梁连接处，节段长度为2米。若不设置合龙段，边拱肋9号节段浇筑时，一部分荷载将传递至已浇筑成型的边拱肋2、3、5节段支架，导致支架变形加大，边拱肋根部上表面拉应力增加，从未出现结构裂纹，为了避免拱肋开裂，故设置合龙段，消除不利影响是非常必要的。

合龙段钢筋绑扎施工与相邻节段一并完成。考虑温度变化对合龙段混凝土的不利影响，在浇筑合拢段混凝土前，当天温度最低且恒定状态下对相邻节段9、5用上下各2组型钢进行临时锁定，并立即进行合龙段混凝土浇筑，合龙段混凝土达到强度后进行预应力张拉，然后解除临时锁定装置。

5 结束语

拱肋三角刚构结构复杂，在进行支架设计、分节段安排时必须进行主体结构验算，并合理设置混凝土浇筑顺序，可有效避免拱肋产生施工裂缝，本文结构工程实例对这些关键技术进行了简要阐述，为以后类似工程施工提供参考。

参考文献

[1]周水兴.《路桥施工技术手册》，人民交通出版社.

[2]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）.