中铁大桥局集团第六工程有限公司 湖北武汉 430101
摘要：以新建京沈客专柳河特大桥为工程背景，对大吨位简支系杆拱桥现浇支架设计与计算、高位落梁方案进行了研究，解决了系梁无法在原标高位置进行浇筑的问题，克服了墩顶空间受限引起的落梁设置摆放困难，为主梁安全施工提供了技术保障，对类似高位制梁工程施工具有较高的参考价值。
关键词：高位制梁 落梁 现浇 钢管桩 支架
1 工程概况
新建京沈铁路柳河特大桥1-44.5m简支系杆拱桥位于沈阳新民市境内，为跨越304国道而设。304国道宽度为23.5m，与桥梁中心线呈75.15°夹角。全桥纵坡为5.9‰，两侧墩顶高差为263mm。
1-44.5m简支拱桥梁长46.75m，计算跨径44.5m，梁端高度为3.0m，跨中梁高为1.8m，梁体自重2852.5t。跨中梁底距既有路面高度约5.6m，桥下交通繁忙，且以货车居多，车辆通行净高不得小于5.2m。因304国道改道困难，施工时采用高位现浇主梁，张拉纵向与横向预应力束，然后拼装拱肋并浇筑拱肋混凝土，再安装与张拉7对吊杆，最后进行高位落梁，安装正式支座。主桥立面布置如图1所示。
2 现浇支架设计与计算
2.1支架设计
结合现场既有旧料，采用钢管立柱+双层贝雷片方案。支架设计时，考虑梁体自重大、计算跨径大，且既有道路地基承载力高，现浇支架为连续梁体系，跨径布置为（3+18+3+18+3）m。针对主梁下缘变截面段，设计新型桁架与贝雷片销轴连接，如图2所示。现浇支架贝雷片横桥向布置21榀，按三榀一组设置水平及竖向支撑架。贝雷片在钢管桩顶设置加强竖杆，底模分配梁A为工16，底模分配梁B为工36b，桩顶分配梁型号为2工63b，钢管型号为φ630×8mm。支架平面布置如图3所示。
2.2支架计算
系杆拱桥在施工过程中，经历了纵向预应力束张拉、吊杆张拉等工况，支架体系在不同施工阶段的外荷载并不相同。支架计算时，简化为3种工况：工况一：支架预压与混凝土浇筑工况；工况二：纵向预应力束张拉工况；工况三：吊杆张拉工况。
工况一：考虑施工荷载、1.2倍预压系数、现浇支架自重后，全桥竖向荷载为3354t，为工况一的计算荷载。本工况用于计算模板、模板分配梁、贝雷片、新制桁架、桩顶分配梁、跨中钢管桩与扩大基础受力。
工况二：现浇支架跨中钢管桩采用受压弹性约束，建模时通过桩径、壁厚与桩长等参数调整跨中钢管桩的刚度，以保证钢管桩受力及变形与实际相符。计算结果表明，预应力束张拉完成后，系梁挠度变小，且梁底与施工支架并未脱空，支架跨中支点反力减小，支架两端反力增大。此工况下，全桥竖向荷载为2854t，用于计算两端钢管桩、桩顶分配梁及新制桁架受力。
工况三：拱肋混凝土浇筑及吊杆张拉完成后，施工支架两端承受的竖向荷载继续加大，跨中承受的竖向荷载再次减轻。此工况下，全桥竖向荷载为3217t，用于计算两端钢管桩、分配梁及新制桁架受力。
经计算整理：各工况下，现浇支架受力与变形如表1所示：
经上述计算分析，明确各工况下现浇支架的受力特性，采用最不利计算工况对各构件进行强度、刚度与稳定性验算，保证了现浇支架的安全。
3高位落梁
系杆拱桥落梁具有以下特点：1）墩顶现浇支架、横向防震挡块等各类构造密布，起顶点位布置困难；2）梁底与墩身顶面竖向高度仅为580mm；3）落梁高度达3.733m，落梁高度大。
3.1竖向千斤顶布置
吊杆安装完成后，梁体自重达3217t，此时，现浇支架尚未拆除。鉴于墩顶空间有限，选用8台500t竖向千斤顶，单个墩顶布置4台，每个墩顶设计起顶力2000t。
系梁布有横桥向预应力束，需结合空间位置及预应束的影响，研究确定竖向千斤顶的横桥向起顶位置。经计算，2台竖向千斤顶横桥向离梁体外缘间距分别为2.9m和3.6m时（如下图6所示），梁体混凝土应力介于0.2～-11.4MPa，如图4所示，混凝土拉、压应力满足要求。
临时支墩主要采用150mm高的标准钢垫块，竖向千斤顶行程不得小于150mm。由于墩顶与梁底高度有限，在墩身顶面开设400mm深的槽口，以满足竖向千斤顶布置和落梁要求。
Fig.4 The stress of the beam before and after tensioning the transverse prestressing (unit: MPa)
3.2现浇支架贝雷片与新制桁架调整
墩顶设有3套正式支座、2套钢梁横向防震挡块。系梁起顶时，现浇支架尚未拆除，影响竖向千斤顶的布置。贝雷片与新制桁架各榀之间的间距为450～1750mm，竖向千斤顶与标准钢垫块布置时，为避开贝雷片与新制桁架，将端头新制桁架间距由(900+900+1750)mm调整为(704+196+2650)mm，如下图5所示。端头2650mm跨径采用横板分配梁工36b，受力满足要求。
Fig.5 Layout plan of JQJ and new system trussed beam In pier top (unit: mm)
3.3两端交替落梁
落梁之前，主梁两端的梁底高程与垫石顶端高差分别为4050mm和4313mm。系杆拱桥高位落梁装置布置如图6所示。
主梁下落过程中，单侧单次抽除一层150mm标准钢垫块，纵桥向两侧千斤顶交替下落，两侧高差始终为75mm。待钢梁快下落到位时，测量系梁的平面偏差，三维千斤顶为作调整主梁平面位置的预案，根据实际情况对梁体进行平面纠偏。
Fig.6 High position Fall beam device in cross section (unit: mm)
北京侧主梁下落至正式支座上后，将北京侧主梁与正式支座临时锁定后，分步下落沈阳侧主梁至正式支座上，形成纵坡，完成主梁落梁施工。拆除千斤顶，修复墩顶槽口。
4结语
综上所述，通过支架高位现浇和落梁技术很好的解决了柳河特大桥1-44.5m系杆拱桥在施工过程中桥下净空不足时的问题。支架结构受力明确、安全可靠，并通过墩顶开设槽口与支架局部调整的方式，解决了墩顶空间狭小、落梁设备难以布置的困难，为今后类似工程施工积累了经验。
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论文作者:胡伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年35期
论文发表时间:2017/3/23
标签：支架论文; 工况论文; 千斤顶论文; 现浇论文; 桁架论文; 拱桥论文; 荷载论文; 《基层建设》2016年35期论文;