高墩边跨现浇段平衡对称托架法施工方案

高墩边跨现浇段平衡托架法施工方案

作者简介：方东辉（1987年--），男，安徽池州人，从事桥梁施工及桥梁检测工作

摘要：山区高墩边跨现浇段施工由于墩柱较高、地质条件差、施工环境复杂及工期紧等因素，决定了边跨现浇段施工是悬臂浇筑施工中的关键部分。

关键字：高墩边跨现浇段；山区；平衡托架

1、前言

山区地形起伏较大、地势陡峻，桥梁跨越峡谷。引桥一般采用预制T梁或空心板梁，主桥一般采用斜拉桥、悬索桥及连续刚构桥（或连续梁桥）等大跨度桥型。当采用连续刚构桥（或连续梁桥）时过渡墩较高，边跨现浇段施工存在一定难度。不同的施工方法其施工工期、施工成本、施工难点等存在显著的差异。

2、工程概况

青坪大桥主桥为66m+3x110m+66m预应力混凝土刚构箱梁，由上、下行的两个单箱单室箱形断面组成，箱梁根部高度7.00米，跨中梁高3.10米，其间梁高按二次抛物线变化。过渡墩为等截面薄壁空心墩、墩高32m~41m，主墩为双肢变截面薄壁空心墩、墩高66m~129m。主墩墩顶0#块长13.0m，边跨、次边跨及中跨合拢段长均为2.0m，边跨现浇段长5.0m。

3、边跨现浇段方案的研究与确定

青坪大桥位于中低山剥蚀型地貌为主，地形起伏较大，沟谷切割较深。边跨现浇段施工工期紧、场地小及施工难度大等特点，为整个大桥的节点控制性工程。

3.1、临时支墩方案（方案一）

钢筋混凝土（或钢管桩）临时支墩施工法，是现浇段施工最普遍的方法，施工时在现浇段下部设置挖孔灌注桩（或扩大基础），然后浇筑临时钢筋混凝土墩身（或安装钢管桩），在临时支墩顶部铺设支架，然后安装现浇段的模板系统，绑扎钢筋等，并完成混凝土的浇筑，见图1。对于墩身高低或现浇段长短无限制，均可采用此方法施工。此施工法最大的特点就是通用性，不足之处是成本较高，对场地要求严格。

3.2、支架现浇方案（方案二）

支架现浇施工法，是将现浇段位置的地面进行硬化后，搭设脚手架、钢管及贝雷梁等材料至现浇段位置，铺设模板架子及模板，绑扎钢筋等，最终完成现浇段混凝土的浇筑，见图2。支架搭设速度快、成本低；但落地支架必须在有足够承载力的地基上，同时地基要采取防雨水浸泡和冻胀措施。对于本项目地基处理难度大、成本高及工期长等特点。

图1：临时支墩法施工示意图

图2：支架法施工示意图

3.3、吊架现浇方案（方案三）

吊架现浇施工法，是在悬臂浇筑到最后一段后在桥墩盖梁和最后一段悬浇梁段之间安装吊架，最后在吊架上安装模板支架及模板，绑扎钢筋等，最终完成混凝土浇筑见，图3。吊架可采用挂篮的部分杆件，不需要大量增加其他材料，

成本低、结构安全可靠。但吊架需要在最后一段悬臂段浇筑完成后才能安装吊架施工现浇段，工期长、交叉作业量大。

图3：吊架法施工示意图

3.4、平衡托架方案（方案四）

平衡托架施工法，是在墩身或盖梁的两侧施工时安装预埋件或预留孔洞，安装牛腿托架，一侧托架安装分配梁并铺设底模并完成模板系统，绑扎钢筋等，另一侧在混凝土浇筑过程中分阶段压载配重。该工法主要特点是须在现浇段牛腿托架相反侧进行牛腿托架配重使整个墩身两侧保持平衡，相对于其他工法来说，牛腿托架法从经济上考虑是比较理想的，工期较短。

3.4、方案确定

本项目边跨现浇段过渡墩较高、现场地势陡峻、地质条件差及工期紧。对以上方案进行可行性及经济效果评价后，选择平衡对称托架作为本项目边跨现浇段方案。

4、平衡托架方案优化、设计及实施

4.1平衡托架方案优化

4.1.1托架优化

常规托架是工厂制作多个单片的三角牛腿托架后现场焊接安装，其整体性差，三角托架上玄杆与桥墩连接处受拉，混凝土局部拉应力过大，会导致混凝土开裂。现提出采用整体托架，即墩身两侧托架上玄杆为一根整体杆件，两侧焊接斜杆，该托架整体性强，且不存在上玄杆与桥墩连接问题，混凝土不会出现拉应力。

4.1.2配重优化

现浇梁体通过托架承受，墩身所受弯矩通过配重托架平衡。若采用重物配重延长工期，增加费用。现提出采用张拉钢绞线平衡配重法，该方法施工简便、材料易取得、分级加载灵活、结构安全可靠。

4.2平衡托架方案设计

过渡墩墩身横桥向宽度仅为5.5m，而现浇段底板宽为6.5m。若在墩身上安装托架，则托架上就需要安装悬挑长度为3.5m刚度大的分配梁。若将托架安装在盖梁上时，则悬挑长度可以减小，同时相应的成本大大减小。

4.2.1托架及模板系统

结合现场已有材料将托架安装在盖梁上，在盖梁浇筑时预留四个孔洞及8块预埋钢板。盖梁浇筑完成后将9.0m长整根I40b工字钢穿过预留孔洞，在盖梁预埋钢板和通长工字钢间焊接I32a 工字钢。在已安装焊接完成的托架上依次安装落架沙桶、I32a工字钢分配横梁、[10槽钢分配纵梁、1.5cm竹胶板及钢侧模，见图4。

图4：平衡托架法施工示意图

4.2.2托架受力分析

该托架系统共有4榀托架组成，每榀托架均受到2根分配横梁的支反立和平衡钢绞线的拉力，分配横梁支反立计算简图见图5。整体托架计算简图见图6。通过对托架纵梁、斜撑及焊缝计算均满足相应规范要求。

腹板R1

底板及顶板R2

q1min

q1max

q1min

q1max

腹板R1

翼缘q1翼缘q1

图5：分配横梁支反力计算简图

P2P1

P3

图6：整体托架计算简图

4.3方案实施

4.3.1托架安装

该托架构造简单、受力明确，为了降低现场焊接难度在工厂制作斜撑时在其两端焊接钢板。这样现场焊接时提高了焊缝长度，焊接更方便，质量更容易得到保证。盖梁混凝土浇筑后通过预留孔洞穿过I40b工字钢纵梁，在纵梁和盖梁预埋盖板之间焊接I32a斜撑完成托架牛腿施工。

4.3.2托架预压

托架安装完成后设置千斤顶反压架，利用千斤顶对托架进行分级模拟施压，以得到托架变形的各类技术参数，指导现浇段施工。同时验证利用钢绞线反向施压做配重的安全可靠。

压载完全模拟施工过程分三级压载，第1级：载力为1.2倍底板混凝土的重量（模拟底板浇筑）；第2级：压载力为1.2倍底板混凝土和腹板混凝土的总重量（模拟浇筑腹板）；第3级：压载力为1.2倍底板、腹板和顶板混凝土的重量（模拟浇筑顶板）。加压应缓慢进行，每级压载完成后持荷2小时，观察焊缝、钢绞线、承台锚固螺栓等部件有无异常情况，若有异常情况待查明原因采取相应措施后在进行加载。全部加载完24小时后再卸载，卸载按压载的反向顺序卸载。

图7：托架预压示意图

4.3.3、模板安装、钢筋绑扎及混凝土浇筑

完成托架预压实验后在盖梁的垫石上安装支座。在横向分配梁上安装纵向分配槽钢，安装底模、侧模，底板及腹板钢筋的绑扎，搭设内模支架及内模安装，顶板及翼缘板钢筋的绑扎。在钢筋的绑扎过程中注意波纹管、预埋件、合拢用刚性连接预埋钢板、合拢预留孔的施工。

混凝土采用分层对称浇筑，混凝土浇筑与平衡张拉压载交替进行，混凝土浇筑及平衡张拉钢绞线压载过程中均要安排专人对托架变形、托架焊缝、钢绞线、承台锚固螺栓进行观察。混凝土浇筑及张拉平衡压载按如下进行：①浇筑底板混凝土；②第一次平衡张拉（A1及A4点张拉力为35.8KN，A2及A3点张拉力为136.0KN）；③浇筑腹板混凝土；④第二次平衡张拉（A1及A4点张拉力为260.0KN，A2及A3点张拉力为200.3KN）；

⑤浇筑顶板混凝土；⑥第三次平衡张拉（A1及A4点张拉力为369.1KN，A2及A3点张拉力为260.7KN）。张拉应平衡对称进行，张拉完成后应对锚具、夹片及钢绞线采取防腐措施。

4、结束语

本现浇段的施工经验，为类似现浇段施工提供了参考和借鉴，也为施工质量控制提供了成熟的施工工艺。山区及地质条件复杂的高墩边跨现浇段采用平衡托架法施工安全可靠、成本低及工期短等优点，具较好的社会、经济效益。

参考文献

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