杨远明
（中铁五局二公司）
【摘 要】主要介绍贵阳小关水库特大桥主桥设计及施工关键技术，对类似高墩大跨宽幅连续刚构桥梁建设具有一定的参考意义。
【关键词】主桥；设计；施工
1、概述
小关水库特大桥是贵阳市中心环北线上跨越小关水库沟谷、贵阳至都拉营公路和川黔铁路的一座特大桥，桥面全宽21.5m，全长1040.30m。其中主桥为(69+125+2×160+藏112)m预应力混凝土连续刚构，上部结构采用21.5 m宽单箱双室截面。下部结构均采用双肢薄壁墩，墩高分别为58 m、100m、87m和48 m。
图1 主桥桥型布置图
2、主桥设计
2.1下部结构设计
主桥2#、3#、4#、5#墩墩身均为双肢薄壁空心墩，肢墩中心间距9.0m。单肢为单箱双室截面,截面外形尺寸为2.5m×12.5m，顺桥向壁厚0.75m，横桥向壁厚2.0m，中间横隔板厚1.0m。3#和4#墩均设置两道横撑，横撑截面高3.0m，单箱双室截面。墩身混凝土等级为C40。
根据地质和受力要求，基础均采用群桩承台基础，采用人工挖孔桩。
2.2上部结构设计
主桥上部结构由4个单T、2个边跨现浇段及5个合拢段组成。其中2#T构有10个对称块件，3#、4#、5#T构各有20个对称块件，均对称墩顶零号块。
梁顶板宽21.5m，底板宽12.5m，悬臂板长度4.5m。箱梁根部截面高10.5m，跨中截面高3.0m。0#段直线段长11.5m，跨中合拢段长2.0m。顶板横向设1.5%的人字横坡。腹板在0#块附近33.25m范围内为0.7m厚，中跨跨中58.0m范围内为0.4m厚，变厚段长12.0m。顶板厚度为0.32m，全长保持不变。底板在边跨和中跨直线段厚0.32m，边跨0#块附近底板厚0.93m，中跨0#块附近底板厚1.5m，跨中为0.35m，曲线段底板厚按圆弧曲线变化。
主梁按全预应力结构设计，采用三向预应力体系。其中纵向预应力采用270级标准强度为1860Mpa低松弛钢绞线，YM15-19锚具，张拉控制应力为1395Mpa。纵向仅设顶板束和底板束，不设腹板束和通长束。桥墩两侧对称顶板束线形采用平、竖弯结合，两端张拉锚固于顶板承托内；不对称顶板束及底板束仅采用竖弯，锚固于齿板内。横向预应力采270级标准强度为1860Mpa低松弛钢绞线，YMP15-5和YMB15-5扁锚，张拉控制应力为1395Mpa，单端张拉，预应力束间距为50cm，张拉端与非张拉端间隔布置。竖向预应力采用Ⅳ级32mm直径精轧螺纹粗钢筋，YGM-32锚具，张拉控制应力为503Mpa，在70cm腹板区段采用间距为50cm的2排，其余区段采用间距40cm单排布置。
3、主桥施工
3.1 下部结构施工
（1）墩身模板的设计与施工
为了保证墩身棱角分明、线性美观、不能有明显的模板施工缝，墩身设计采用大块定型钢模板翻模施工工艺。
墩身顺桥向2.5m宽设计一块整体模板，面板厚δ=5mm，[20槽钢作为横肋，竖边肋采用∠20角钢。横桥向12.5m宽设计2块大模板，面板δ=5mm，横肋及竖肋均采用[10槽钢。结合钢筋通常长度为9m，每节模板高3m。外模施工操作平台通过型钢焊接于模板侧面，随模板同时升降。内模由于空间小，操作平台是活动的，随模板的升降而安拆。
（2）墩身垂直度控制
由于该桥桥型特殊，墩高跨大，对墩身垂直度要求较高，设计规定垂直偏差<0.3%且不大于15mm。
根据该桥的特点和经济效益，施工采用经纬仪和全站仪相结合的方法来进行测量控制。
先采用纬仪(J2级)将已测定的墩身两垂直边线延长至可通视的远处，后视墩身底部抬高经纬仪视线高度可确定通视范围内任意高度的墩身边线与墩底一致，从而控制墩身垂直度。
再采用全站仪测距法将墩身两平行侧面的定位线延长至墩外可通视地点，准确测定控制点至墩身距离；施工过程中通过测量墩身任意高度至该点的水平距离即可控制墩身任意高度的前后侧边线与墩底一致，从而保证墩身前后侧的垂直度。
3.2 上部结构施工
（1）0#段施工托架的设计与施工
0#段为三向预应力混凝土结构，箱梁自重及施工支架、机具、人员等重达3530t。结合我们在其它桥梁的施工经验及现有的设备，利用墩身预埋牛腿，在牛腿上安放工字钢大梁和贝雷架分配梁支撑体系。槽钢分配梁和底托共同构成卸荷系统，利用底托螺旋杆调整底模标高和设置支架的预拱度。墩柱间牛腿大梁支撑由底模、工16分配梁、横向贝雷架分配梁、纵向工45大梁、砂箱分配梁、砂箱、牛腿组成。底模利用墩身大模板。工16分配梁利用施工横撑时的背杠，沿贝雷架的节点间距75cm横向布置，腹板底部及翼缘板根部受力大的部位布置2根，其余部位布置1根。贝雷架平均每隔1.4m布置1组，在塔吊位置预留曲口。纵向大梁设置5根，平均间距为3m，每根大梁由4根45号工字钢重叠焊接形成整体。考虑0#段施工完后支架的拆除，采用砂箱卸荷降低支架标高。砂箱采用无缝钢管和钢板组焊而成，内装干燥河砂。牛腿采用组合钢板和Ф32精扎螺纹钢共同组成。为了减轻0#段托架的施工重量，设计采用分两次施工，第一次浇筑底板及腹板4.0m高，混凝土450m3，待混凝土强度达到设计强度后再浇筑第二次混凝土，支架设计计算时只考虑第一次混凝土的重量。
（2）挂篮设计
全桥140个悬浇节段，最重梁段11#段284t。设计要求挂篮自重及全部施工荷载≤170t，经过分析研究采用原马鞍石嘉陵江大桥的菱形挂篮进行改造。挂篮由三个系统组成：主桁承重系统、底篮和模板系统和液压电气系统。其中对主桁承重系统和底篮模板系统进行设计改造，液压电气系统可直接利用原有设备。
该挂篮主桁沿用原马鞍石挂篮两片外型呈菱形的桁片，在其横向设置前后上横梁组成一空间桁架，并在前后上横梁上设置上下两层平面联结杆件。两主桁置于两侧腹板位置，中心距11.87m，纵向长11.65m。考虑拆装方便，将前后上横梁分别设计成三个单元组拼成一整体。锚固系统通过8根锚杆（Ф70/40CrNiMo）直接锚固在已浇注完毕梁段上，锚杆上方设置千斤顶，进行锚固力的转换并可调整挂篮悬臂端挠度。底篮模板系统包括底篮，内外模板和工作平台等。模板设计均按全断面一次浇注箱梁混凝土考虑，整个模板系统均随主桁行走一次到位。
（3）悬臂箱梁的施工
主桥箱梁采用QGL—300型菱形挂蓝悬臂施工。先在墩身顶部采用三角托架施工3#、4#、5#墩0#节段，再在0#节段顶安装调试挂篮，依次移动施工1#～20#节段。全桥体系转换时，设计合拢顺序：3#合拢段→4#合拢段→2#合拢段→1#、5#合拢段。
（4）悬臂浇注箱梁线型控制
该桥桥墩最高100m，最大跨径160m，在施工过程中箱梁的线型控制尤为重要。线形控制主要是对箱梁底（顶）的标高进行控制。桥面标高的影响因素包括立模标高和结构（含挂蓝）产生的全部变形，线形控制即是通过预先计算这些变形，提出逐阶段的施工立模标高，及时消除已有的和预计的变形，使桥梁建成后（通常是长期变形稳定后），主梁的标高误差在控制精度范围内，桥梁整体线形满足设计要求。在悬臂浇筑梁段前端主梁顶面的腹板中心和箱梁截面中心处布设三个测点；在每个标准梁段的施工过程中，观测挂篮移动后、砼浇筑完成后和预应力张拉完成后挂篮移动前等四个工况下主梁悬臂节段前端6个梁段观测点的标高。
在施工至L/4时、合拢前的最大悬臂状态、合拢并张拉预应力后、桥梁全部完成后，对已施工的全桥标高作一次全面复测。
4、体会
（1）根据特殊地形、地貌，选择大小T构非对称连续刚构桥方案，较好地解决了桥梁结构孔跨布置与地形、地貌的关系，尤其适合山区大跨桥梁方案布设。
（2）在高墩大跨宽幅连续刚构的施工中，利用既有桥梁挂篮进行改造，既节省设备投资同时也满足桥梁的施工质量要求，值得类似桥梁参考。
（3）整体宽幅箱梁悬浇挂篮设计采用两片主桁，主桁之间采用桁架连接，受力明确，便于挂篮移动和施工。
参考文献：
[1]丁如珍，孙大松．淮河特大桥主桥设计与施工，2002，⑷。
[2]中铁二院贵阳勘测设计院．贵阳小关特大桥两阶段施工图设计.2001。
论文作者:杨远明
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/14
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