・施工技术与测量技术・ 人跨度连续梁桥支架现浇设计 陈彦彬 （郑州市市政工程勘测设计研究院广州１分院，广东广州５１０６４０） 【摘要】 三亚市海棠湾Ａ８片区ｌ号大桥为（４５＋７６＋４５）ｍ连续梁桥，为便于施工及节省工期，桥梁 考虑采用支架现浇的方式，但由于其桥长较长且整幅桥宽为２４ ｍ，主梁体积较大，因此，引入了分段现浇Ｓ．ｚ－ 的方案；同时文章介绍了连续梁的梁部构造、施工方案、计算荷载、计算结果以及现浇分段施工优点等问题， 可为今后大跨度连续梁支架现浇设计提供参考。 【关键词】 连续梁； 大跨度； 支架现浇；设计 【中图分类号】Ｕ４４５．４６３ 【文献标志码】Ｂ 箱梁腹板高度调整。 １工程概述 三亚市海棠湾Ａ８片区１号大桥跨径组合为４５＋７６＋ ４５：１６６ ｍ，顶板宽２４ ｍ，主梁采用单箱三室预应力混凝土 箱梁支点粱高４．６ ｍ，跨中梁高２．２ ｍ；顶板厚度０．２８ ｍ；腹板厚０．５ ｍ，施工缝处腹板加厚段厚度为０．８５ ｍ；翼板 悬臂长度３．５ ｍ，截面采用二次折线变高，根部高度０．６５ ｍ， 根部往外１．２ ｍ处高度０．３ ｍ，端部高度０．１８ ＩＴＩ。 箱梁中墩顶设一道横隔梁，厚度为２．２ ＩＩ１；边跨支点设端 横梁一道，厚度为１．５ ｍ。 箱梁采用Ｃ５０预应力混凝土，按全预应力结构设计。 桥梁截面如图１所示。 箱梁断面，梁底缘曲线均为二次抛物线变化。根据现场条 件及施工工期安排，拟采用支架现浇的方式。 １．１主梁构造 上部结构采用（４５＋７６＋４５）ｍ满堂支架分段现浇预应 力混凝土箱梁结构，箱梁为单箱三室，箱梁顶宽２４ ｍ，底宽 １７ Ｉ１１，悬臂３．５ ｍ。箱梁横向采用双向１．５％横坡，横坡通过 ！： Ｉ’ １２００ ｌ ＩＩ ｎｌ ． — ｒ１２００ Ｉ ． １ ｊ ：： Ｉ 下 １００ ＼Ｒ５０ ｊ２５ ８ ０、一。 Ｉ时 夏 ｆ＾ １ｌ５（ Ｊ鲤Ｉ． ３１０ 一 寸 ｆ ２５ｌ】 Ｉ１ ｌ５０ ．１００ｘ ３５“ ５００ ８５０ 兰 ’’’． Ｉ ５０ １ 。【】 １．２（Ｒ） ～１ 一： ：ｌ ／Ｒ ｌ Ｉ Ｌ ２００ １． ｛ １＿＼支康…Ｔ １Ｉ．１５ｏ． ．１Ｏ０ ２５ ２Ｉ ３ ３ ｌ’ …８５０… ’’ ： 图１ 连续梁中支点及跨中截面 １．２主粱预应力 束设置ｌ２束，采用ＭＩ５—１７锚具；腹板预应力钢束采用 １９，ｂ１５．２钢绞线，为Ｆｌ～Ｆｖ７钢束，每个钢束没置８束，采用 ＭＬ１５—１９接长器接长；中跨底板采用１５￣１５．２钢绞线，为 ＺＢＩ～ＺＢ５钢束，每个钢求设置６束；边跨底板采用８＋１５．２ 纵向预应力的设计是与施工工况相结合的，（４５＋７６＋ ４５）ＩＩ１连续梁采用单向预应力体系，即纵向预应力。顶板纵 向顶应力钢束采用１７４ｆｌ５．２钢绞线，为Ｔ１～Ｔ５钢束，每个钢 满 ｜封晒脚 ｍ 图２连续梁纵向预应力布置 钢绞线，为ＢＢ钢柬，钢束设置８束。 主梁纵向预应力布置见图２。 ［定稿日期］２０１４—０３—２１ ［作者简介］陈彦彬（１９８４ ），男，大学毕业，专业方向 道路与桥梁。 ２桥梁施工技术 连续梁现浇施工一般采用悬臂浇筑和支架法现浇两种 四川建筑第３４卷５期２０１４．１０ １６５ ・施工技术与测量技术・ 应力混凝土桥涵没计规范》（ＪＴＧ Ｄ６２—２００４）取ｆＩｌｆ；计算中分 别考虑施工阶段、成桥时刻、使用ｌ０年时的收缩徐变对结构 的影响指导设计。 施工方法。对大跨度连续梁，支架法现浇相比悬臂浇筑施工 工期大大缩短，在悬臂浇筑施工不能满足工期要求且有条件 实施支架法现浇施＿Ｔ的情况下可以采用支架现浇施工。支 架现浇施工比悬臂施工要简单，线形控制要容易。全桥共划 分３个梁段，Ａｌ段长度１００ ｍ，两个Ａ２段长度均为３３ ｍ（图 ３） 。受 箍ｌ ＃ （４）基础变位作刚。桥墩沉降按１０ ｎｌｎｌ考虑．收最不利 工况组合。 ３．２可变荷载 （１）汽车荷载。荷载等级：城ｌＩｆ『一Ａ级，纵 汁算采用车 道荷载加载，按双向四车道考虑；冲击系数： ：０．０５（结构 基频．厂＝０．９９ Ｈｚ）。 ＾ｌ梁端施 （２）人群荷载。人群荷载标准值：２．７１ ｋＮ／ｍ 。 Ａ２粱端施Ｔ （３）整体温度作用。按结构整体升温２０℃、降温２０℃ 计算。 （４）梯度温度作用。桥面铺装为１０ Ｃｎｌ的沥青混凝土面 桥嚼系施Ｉ ～ 盲 ｌｆ 一 ’ｌｌ二矗 ＿曼 ”层，竖向日照正温差按照《公路桥涵设计通用规范》（ＪＴＪ Ｄ６０ —’ ；２００４）表４．３．１０—３取值，即Ｔ ＝１６．４￣Ｃ．Ｔ，＝５．９８℃；竖 （５）制动力。按照汽车重力筒载的１０％选取，根据《通 图３连续粱施Ｘ－．布置 向日照反温差为正温差乘以一０．５。 ２．１ ｚ＆ｚ－步骤 （４５＋７６＋４５）ｍ预应力混凝土箱型连续梁全长１６６ ｍ， 用规范》进行横向折减。只考虑 向车道：（１０．５×１６６＋ ３６０）Ｘ １０％×２：４２０．６ ｋＮ。 支架现浇施工可分为基础处理、支架搭设、安装模板、绑扎钢 筋、混凝土浇筑、预应力张拉、支架拆除等工作。 （１）桥墩施工完毕后，进行支架基础处理，在中墩两侧搭 ４结构计算 ４．１计算模型 没钢管混凝土劲性支架，并进行预压。安装施工模板，绑扎 钢筋，在支架上浇筑混凝土施ｌｌｒ Ａ１梁段。养护、待混凝土强 度及弹性模量达到１００％且混凝土龄期不小于７ ｄ时，张拉 本阶段预应力钢束。 整体结构分析模型采用有限元分析软件进行结构分析， 所有构件均以梁单元进行模拟。根据设计及结构分析的需 要，全桥离散为３８６个单元，４３９个节点，见【冬】４～ ６。 （２）在支架上浇筑混凝土施工Ａ２梁段。养护、待混凝 土强度及弹性模量达到１００％且混凝上龄期不小于７ ｄ时， 张拉剩余预应力钢束。 （３）拆除所有支架，存梁６０ ｄ，进行桥面系的铺设。 ２．２支架施工要求 （１）支架的布置及受力验算。确定支架平面位置，并对 所有构件进行严格的检查。注意承载构件保证垂直，起整体 联系作用的水平拉杆、剪力撑搭设位置的准确、牢固。支架 的设计验算包括稳定性检算、强度检算和刚度算几个方 面。另外还需严格检算地基承载力，根据具体情况进行地基 处理。 懑 ｌ ｌ 图４整体模型三维视图一 （２）支架的预压。为确保安全，需对支架进行预压，预压 重量为浇筑混凝土梁段重的１２５％，以检验支架以及地基的 承载强度和稳定性。 ， ｎ ｊ｝ ｉＩ 妊１ ；一一｝｝、 ，；～ ．．｝ ３计算荷载 ３．１永久作用 图５ 整体模型三维视图二（钝化桩基） （１）一期恒载。一期恒载包括结构自重。预应力混凝土 容重考虑含筋量后取２６．０ ｋＮ／ｍ ；沥青混凝土密度取２５．０ ｋＮ／ｍ 。 （２）二期恒载。二期恒载为护栏、泄水管、整平层、桥 铺装及过桥相应管线，按１９０ ｋＮ／ｍ计（已包括人行道扶 栏杆１．２ ｋＮ／ｍ的竖向荷载）。 （３）混凝土收缩徐变作用。按照《公路钢筋混凝土及预 图６成桥边界示意 ｌ６６ 四川建筑第３４卷５期２０１４．１０ ４．２计算结果 根据《公路钢筋混凝土及预应力｝昆凝土桥涵设计规范》 ４．２．１ 预应力梁混凝土、预应力钢束应力及钢材应力容 （ＪＴＪ Ｄ６２—２００４）的规定，各阶段构件截面边缘混凝土的应 许值 力应满足表１要求。 表１ 预应力梁混凝土Ｃ５０应力容许值 阶段 种类 应力／ＭＰａ 备注 ｔ施工阶段 ｃｃ ｔ ≤０．７， ｋ＝１８．１４４ 法向压应力 ≤０． ＝１．４８４ 法向拉应力 ｓｔ 作用短期效应组合 一０．８０－。ｃ≤０ 全预应力构件正截面拉应力 ｔｐ 作用短期效应组合 【Ｄ≤０．４ｆｔｋ １．０６ 全预应力构件斜截面主拉应力 使用阶段 ｋｃ ｋ ＋ 。ｔ≤０．５ｆ。ｋ １６．２ 正截面压应力 作用标准效应组合 ｐ 。≤０．６ｆ ｋ １９．４４ 主压应力 注：①， 取０．８ｆ ｋ，， 取ｏ．８ｆｌｋ；②正常使用极限状态的各种校核，将预加力作为荷载考虑。 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 ＋ ｐ ｐ≤０．６ ｋ １ ２０９ＭＰａ （ＪＴＪ Ｄ６２—２００４）第７．１．５条的规定，未开裂构件受拉区预应 ４．２．２梁部纵向计算 力钢筋的最大拉应力应满足下列要求： 本桥主梁计算按全预应力设计，各项计算结果见表２。 表２梁部纵向计算结果 效应组合 上缘最大应力 上缘最小应力 下缘最大应力 下缘最小应力 最大主应力 最小主应力 ／ＭＰａ ／ＭＰａ ／ＭＰａ ／ＭＰａ ／ＭＰａ ／ＭＰａ 短期组合 １３．３ １．Ｏ ９．９ １．８ １３．３ —０．９ 标准组合 １４．８ Ｏ．７ ｌＯ．３ １．２ １４．８ —１．Ｏ 注：表中应力压为“＋”，拉为“一”。 ４．２．３主梁刚度检算 Ｃ５０混凝土，其挠度长期增长系数叼 ＝１．４２５。在消除结构 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 自重产生的长期挠度后，主梁的最大挠度不超过计算跨径的 （ＪＴＧ Ｄ６２－－２００４）第６．５．３条的相关规定，受弯构件在使用 １／６００。主梁在消除结构自重产生的长期挠度值见表３。 阶段的挠度应考虑荷载长期效应的影响。本桥主梁采用 表３主梁正常使用极限状态挠度验算 位置 消除结构自重后 允许值 是否满足 短期组合长期 预加力产生的 是否设预拱度 结构挠度／ｍｍ ／ｎ１ｍ 挠度值／ｍｍ 反拱值／ｍｍ 主跨跨中 １９．９ １２６．７ 是 １４０．３ １５２．０ 否 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 算的长期挠度，不需设置预拱度。 （ＪＴＧ Ｄ６２－－２００４）第６．５．５条的相关规定，经计算，箱梁在４．２．４支座反力 预加应力产生的长期反拱值大于按照荷载短期效应组合计 支座反力见表４。 表４支座竖向反力 位置 支座 支座类型 永久荷载 ／ｋＮ 汽车荷载／ｋＮ 标准组合值／ｋＮ ｍａＸ １—１ 单向活动支座（ＤＸ） 一ｌ８３５．８ １９７．７ —４３７．９ —１４４７．６ —２７７９．７ １—２ 双向活动支座（ＳＸ） 一１８３５．８ １７２．３ —４０４．７ —１５３０．１１ —２６８６．３３ Ｐｏ桥台 １—３ 双向活动支座（ＳＸ） 一ｌ８３５．８ １６５．６ —５８０．８ —１５３６．８ ～２８６５．５ １—４ 双向活动支座（ＳＸ） 一１８３５．８ １６３．２ —７ｌ５．６ —１４８２．１ —３０５７．４ ２—１ 单向活动支座（ＤＸ） 一１５１０８．９ ２７７．６ —９０８．１ —１３０８８．０ —１７８０７．９ ２—２ 双向活动支座（ＳＸ） 一１５１０５．０ １３５．４ —９２６．５ —１３０５０．３ —１８０１３．６ Ｐ１桥墩 ２—３ 双向活动支座（ＳＸ） 一１５１０４．７ ８０．９ —１０６５．６ —１４４０９．３ —１６８３８．１ ２—４ 双向活动支座（ＳＸ） 一１５１０３．０ ７４．６ —１４４０．０ —１４０３０．２ —１７５９２．４ （下转第１７０页） 四川Ｉ建筑第３４卷５期２０１４．１０ １６７ 梁的开裂不得大于０．１８ ｍｍ，当大于这个值时需停止加载。 （４）对高压铁塔的监测应该在纵横两个轴线上进行，铁 是合理的，能够保证工程的安全。 （４）托换会引起新桩附近应力的剧烈变化，特别是桩地 下３～５倍桩径范围内的土体竖向应力（人工挖孔桩），因此， 在托换前可以根据被托换桩承受的荷载对地层进行注浆加 塔的整体倾斜不得超过０．００３，所用的全站仪精度要求高于 ０．１ ｍｍ。 （５）在托换完成后，人需要监测两星期，监测数据要及时 反馈。在盾构机到达铁塔前方３０ ｍ和盾尾过铁塔３０ ｍ的 时间段内需要对铁塔倾斜沉降和地表沉降进行监测，并且及 时把结构反馈给项目部。监测频率为每天两次，如有需要可 以根据具体情况调整。盾构机通过是要保证轴线上沉降不 得超过２０ ｍｍ。 固，以避免造成土体的冲切破坏。 （５）铁塔的整体沉降主要发生在盾构通过后，并且在盾 构通过的过程中沉降量变化最大，因此，监测是必要的。 参考文献 （６）严格按照规范要求施工，保证工程质量及安全，维护 环境。 ［１］ＧＢ ５０１５７—２００３地铁设计规范［ｓ］ ［２］ 张原，黄小许．广州地铁一号线楼房桩基托换工程施工［Ｊ］．地 基基础工程，１９９８，（９）：２，７—９ ４结论 （１）根据工程现场的特点，制定切实可行的施工方案是 隧道施工能否进行的关键。 ’ （２）托换期间和盾构通过时，监控量测非常重要，及时的 ［３］ 秦质朴，吕刚，蒋小锐．北京地铁４号线长河白石桥桩基主动托 换技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００９，（１０）：９７—９９ ［４］ 谷伟平，李国雄．广州地铁一号线基础托换工程理论分析与设 计［Ｊ］．岩土工程学报，２０００，２２（１）：９５—１０ ［５］叶书麟．基础托换技术［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９１ 反馈监测信息，是工程安全以及工程质量的保证。 （３）理论计算和现场监测数据比较吻合，说明施工过程 、 ～ ，ｌ ‘ ｄ００ ＇： ＾ ０ ‘ ＾ ’ ＝ ● ＾ ＾’ ＾● ｃ ＾ ０ ＾＇ ＾ ‘ ‘ ｃ ｃ‘ ’＝ （上接第１６７页） 位置 支座 ３～１ Ｐ２桥墩 ３—２ ３—３ ３—４ ４—１ Ｐ３桥台 ４—２ ４—３ ４—４ 支座类型 固定支座（ＧＤ） 单向活动支座（ＤＸ） 单向活动支座（ＤＸ） 单向活动支座（ＤＸ） 单向活动支座（ＤＸ） 双向活动支座（ＳＸ） 双向活动支座（ＳＸ） 双向活动支座（ＳＸ） 永久荷载 ／ｋＮ 续表４ 汽车荷载／ｋＮ ｍａＸ ｍｌｎ 标准组合值／ｋＮ ｍａＸ ｍｌｎ 一ｌ５１１４．５ 一ｌ５１ｌ０．９ 一１５１１０．４ 一１５１０８．７ 一１８３３．２ 一１８３３．２ 一１８３３．２ 一１８３３．２ ２６２．２ １４５．９ ８０．１ ７３．６ １９７．２ １７２．０ １６６．１ １６３．９ —９０１．９ —９０１．９ —１０７６．１ —１４４４．２ —４３７．７ —４０１．５ —５８０．５ —７１４．８ —１３２１３．４ —１３１２４．２ —１４４９１．６ —１４ｌ２２．３ —１４０７．８ —１４８９．５ —１４９５．５ —１４４１．２ —１７８７０．６ —１８０８５．１ —１６９４６．４ —１７６８４．９ —２７３９．７ —２６４７．１ —２８２６．１ —３Ｏ１７．０ 注：本表所示竖向支反力压力为“一”，拉力为“＋”。 ５结束语 本文通过（４５＋７６＋４５）ｍ变截面连续箱梁支架现浇设 中边界条件是有所不同的，但是体系转换结束后边界条件是 相同的。 计，对设计过程中的梁部结构构造、施工方案、计算荷载、计 算结果等进行了详细的介绍。计算表明，合理的边中比可以 使结构更加合理，也使钢柬布置更为简单。同时，支架现浇 与挂篮悬臂浇筑设计相比，具有以下几个特点。 （１）由于连续梁支架现浇与挂篮悬臂浇筑施工工艺不 （２）支架现浇与挂篮悬臂浇筑施工相比，结构尺寸、荷载 及荷载组合是相同的，但是施工过程中的荷载大小和加载顺 序是不同的。 （３）支架现浇与挂篮悬臂浇筑施工相比，支架现浇施工 工期将会大大缩短、施工方法相对简单、线形控制更加容易、 梁体外观相对美观，所以在桥墩较矮、交通方便、地形条件比 较好的情况下，大跨度连续梁桥可以多考虑采用支架分段现 浇施工。 同，所以设计过程中预应力束的布置、施工工况、节段施工顺 序和施工方法都完全不同，结构受力也有所不同；施工过程 ｌ７０ 四川建筑第３４卷５期２０１４．１０
