探讨小半径曲线悬灌梁施工技术

探讨小半径曲线悬灌梁施工技术

摘要：本文以某大桥为例，探讨小半径曲线悬灌梁施工技术，提出怎样才能既保证施工安全质量，又节约了人工、材料、机械设备的投入。

关键词：小半径曲线；悬灌梁；施工技术

1 工程概况

某大桥全长 960. 6 m。其中 11#～ 16#墩梁部采用悬灌预应力混凝土变截面连续箱梁结构，计算跨度为（ 40. 6 +64 +52 +64 +40. 6） m，其结构形式详见图1 ～2。整联梁位于 r =320 m 的小半径曲线上，箱梁顶全宽 12. 2 m，等高段箱梁底宽 6. 5 m，梁底按圆曲线变化。采用挂篮施工法施工。

2 施工难点及方案制定

本梁体处于小半径曲线段，采用悬臂挂篮施工，未合拢前 t 构横纵向均产生较大不平衡弯矩，会造成梁体纵横向的转动，给施工带来重大的质量安全隐患。另外梁体由于纵横向的挠度变形和扭动，线性控制也较为复杂。本工程结合以往常规的悬灌梁施工经验，综合考虑施工中遇到的各种情况，通过 midas/civil 建立三维模型对 t构的施工过程进行模拟。根据模拟结果，提出了在主墩两侧设置钢管混凝土临时墩，作为抵抗不平衡弯矩的措施，并制定了详实监测方案控制箱体的线形，实施后取得了良好的效果。

3 抵抗不平衡弯矩措施的设计

根据软件数据模拟，经计算采用钢管混凝土临时墩作为抵抗不平

衡弯矩的措施，施工安全系数大于 2. 0，满足施工需要。具体布置形式为：顺桥向主墩前后两侧各设置 2根钢管混凝土临时墩，每个临时墩内预埋 16 根φ32 mm 精轧螺纹钢，通过螺纹钢和临时墩将 0#块与设计承台固结，螺纹钢两端埋入长度为 5 m。临时墩采用直径 1. 0 m、壁厚1. 2 cm 的空心钢管，内设钢筋笼、钢筋网片、16 根φ32mm 精轧螺纹钢，灌注 c40 混凝土。

3. 1 工况分析

3. 1. 1 梁段混凝土浇注差

按一端多浇注 1/2 节段考虑，最后一个悬浇梁段混凝土体积约为 40 m3。g = 40 /2 × 26. 5 = 530knm1= 530 × 29. 125 = 14536kn·m

3. 1. 2 挂篮移动不同步形成弯矩按一侧挂篮行走到位，另一侧未动考虑，根据施工经验，确定挂篮、模板、施工机具重为 750 kn，且施工机具位置考虑一个阶段差，则：m2= 750 × 3. 5 = 2625kn·m 3. 1. 3 梁体自重不均匀（如胀模等）考虑一侧梁体比另一侧梁体重 5%，最不利一侧的弯矩见表 1。

m3= 5% ×∑gi* e = 5% × 153008. 70 = 7650. 44 kn·m 3. 1. 4 风荷载

按一侧风力为 100%，另一侧为 50%考虑。

（ 1）风压值。基本风压： w0= 500 pa

（ 2）基本风速。v20== = 28. 3 m / sv10= （ 0. 5）0. 16v20= 25. 3 m / s。

（ 3）设计基准风速 vd。vd= k1v10= 1. 30 × 25. 3 = 32. 9 m / s式中，k1为考虑不同高度和地表粗糙度的无量纲参数，桥址区属ⅱ类场地，高度约为 12. 85 m，k1取 1. 30。施工阶段： vds= 0. 84 × 32. 9 = 27. 6 m / s

（ 4）竖向风荷载。pv= 1 /2ρ（ vds）2cvb = 18. 6 kn / m 式中ρ—空气密度，一般取ρ =1. 225；cv—系数，cv= 0. 75 ×0. 4 = 0. 3。m4= （ 1 /2 pvl2）×50%= （ 1 /2 × 18. 6 ×312）× 50% = 4468kn·m

3. 1. 5 挂篮空载坠落

若考虑挂篮空载坠落，则不平衡弯矩为：m = 750 × 27. 25 = 20438kn·m。

3. 1. 6 最大不平衡弯矩

在最大双伸臂施工阶段，由上述四种荷载产生的最大总不平衡弯矩为：

m = 20438 + 7650 + 4468 = 32556kn·m32 556kn·m 作为施工纵向最大不平衡弯矩。

横向根据设计图纸通过计算取 15 000 kn·m。

3. 2 临时措施强度检算

最大悬臂状态梁段重量为 24 586. 8 kn，不平衡弯矩为纵向（绕横向 x 轴 mx） 32 556 kn·m，横向（绕纵向 y 轴 my）15 000 kn·m。则由梁段自重引起的临时墩受力为：n1= g /4 = - 24586.

8 /4 = - 6146. 7kn由纵向弯矩引起的临时墩受力为：n2= 1 /12 ×

mx= 32556 /12 = ± 2713 kn由横向弯矩引起的临时墩受力为：n3= 1 /2 × my/4. 6 = = 0. 5 × 15000 /4. 6 = ± 1630. 4 kn则临时墩最大压力为：nmin= - 6146. 7 - 2713 - 1630. 4 = - 10490.

1 knnmax= -6146. 7 + 2713 + 1630. 4 = - 1803. 3 kn按照《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》验算，钢管内采用 c40 混凝土，强度及稳定性检算为：σc=n（ ac+ ma’s）=10490.

10. 861 ×（ 2π÷ 4）= 7756kpa = 7. 76mpa 3. 3. 1 绕 y 轴（横向轴）的纵向抗倾覆验算抗倾覆计算思路如下：以受压侧钢管立柱中心为旋转中心，稳定系数 k0按下式计算：k0= 稳定力矩 / 倾覆力矩；由精轧螺纹钢提供的绕 x 轴的稳定力矩 = （ 32π×0. 032 × 0. 032 /4）× 747 × 1000 × 6. 00 = 115348kn·m；由梁段混凝土自重引起的绕 x 轴的稳定力矩（块重×距离 6. 0 m；不计 0#块），共计 55 952. 1 kn·m，如表 2 所示。

由精轧螺纹钢及梁段自重提供的稳定力矩之和为：115348 + 55952. 1 = 171300 kn·m。绕 x 轴，即纵向稳定系数 k0= 171300 /32556 = 5. 26 >2；满足稳定要求。

3. 3. 2 绕 x 轴（纵轴）的横向抗倾覆验算

抗倾覆计算思路如下：以曲线内侧受压侧钢管立柱中心为旋转中心，稳定系数 k0按下式计算：k0= 稳定力矩 / 倾覆力矩由精轧螺纹钢提供的绕 x 轴的稳定力矩 = （ 32 × 0. 032× 0. 032 /4）× 747 × 1000 × 4. 6 = 88433kn·m；由精轧螺纹钢及梁段自