高本濤　張敏

摘要：黃岡公鐵兩用長江大橋由塔柱及上、下橫梁組成。下橫梁采用落地式支架施工，下橫梁支架鋼箱分配梁邊支點(diǎn)支承于埋設(shè)在兩側(cè)塔柱的精軋螺紋鋼對(duì)拉式鋼牛腿上。下橫梁與下塔柱節(jié)段混凝土同步施工，提高了施工效率，下橫梁分兩層澆筑，減小了澆筑混凝土?xí)r支架的荷載。文章對(duì)黃岡公鐵兩用長江大橋橋塔下橫梁施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：公鐵兩用長江大橋；H型橋塔；精軋螺紋鋼對(duì)拉式鋼牛腿；同步施工；分層澆筑 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U445 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 工程概況

黃岡長江大橋是新建武漢至黃岡城際鐵路及黃岡至鄂州高速公路的關(guān)鍵性控制工程，大橋位于長江黃州河段上端三江口附近、唐家渡綜合碼頭上游約240m位置，上距陽邏長江大橋約37km，下距鄂黃長江大橋約17km。主橋全長1215m，橋跨布置為（81+243+567+243+81）m斜拉橋。橋塔采用C55混凝土，設(shè)計(jì)為H型結(jié)構(gòu)，由（下、中、上）塔柱及上、下橫梁組成，塔柱為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，塔高（塔座以上頂面）為190.5m。上、下橫梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，下橫梁底部距塔座頂面30m。下橫梁長32.1m、寬8.5m、高8.0m，采用單箱雙室預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面布置98束19φj15.24預(yù)應(yīng)力鋼絞線。

2 下橫梁支架施工

下橫梁支架沿縱橋向設(shè)有3排鋼管立柱及鋼箱分配梁，鋼箱分配梁中心線與橫梁腹板對(duì)齊，下橫梁支架布置如圖1所示。下橫梁支架拼裝與下塔柱節(jié)段施工同步進(jìn)行，在下塔柱5#節(jié)段施工時(shí)，預(yù)留鋼牛腿槽口。鋼管立柱桁片在水中駁船上拼接好，3排鋼管立柱分為6個(gè)桁片單元吊裝，吊裝見圖2：

每側(cè)塔柱各設(shè)置3個(gè)牛腿預(yù)留槽口，其中邊桁牛腿槽口2個(gè)，中桁牛腿1個(gè)。預(yù)留槽口與牛腿底面接觸處混凝土埋設(shè)鋼筋網(wǎng)片及預(yù)埋件，增強(qiáng)混凝土抗壓能力。預(yù)留槽口處部分主筋需截?cái)啵聶M梁施工完成，牛腿拆除后植筋修補(bǔ)槽口。每個(gè)牛腿設(shè)置4根?32精軋螺紋鋼筋拉桿。牛腿上端設(shè)置支撐座，傳遞鋼箱分配梁荷載。鋼牛腿見圖3。3排鋼箱分配梁通過連接系連城整體，鋼箱分配梁頂面擺放縱向分配梁，縱向分配梁頂面擺放底模系統(tǒng)。

3 下橫梁與下塔柱同步施工

下塔柱第1#、2#節(jié)段采用鋼管腳手架作模板支撐，第3#～5#節(jié)段，下塔柱三面采用液壓爬模施工，塔柱內(nèi)側(cè)搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)施工。下橫梁支架拼裝與下塔柱節(jié)段施工同步進(jìn)行，為降低支架荷載，下橫梁澆筑分兩次進(jìn)行，第一次澆筑高度為4m（混凝土方量592.6m3），第二次澆筑高度為4m（混凝土方量616.1m3），分別與塔柱6#、7#節(jié)段同步施工。通過Midas/Civil模擬分析，第一次混凝土澆筑完成混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，按100%張拉6束底板預(yù)應(yīng)力筋，此時(shí)下橫梁（第一層澆筑的混凝土）主拉應(yīng)力為0.3MPa，主壓應(yīng)力為3.6MPa，滿足規(guī)范要求。第二層混凝土剛澆筑完成，在混凝土強(qiáng)度尚未達(dá)到之前，第二層混凝土不具備剛度，此時(shí)下橫梁第一層混凝土受力最為不利，通過計(jì)算，第一層澆筑的混凝土主拉應(yīng)力為1.6MPa，主壓應(yīng)力為5.5MPa，滿足規(guī)范要求。第二次混凝土澆筑后鋼管支架豎向反力較第一次混凝土澆筑增加了6610kN，下橫梁混凝土采用分次澆筑鋼管支架承受豎向荷載為22313.9kN，如一次性澆筑8m，鋼管支架承受豎向荷載為32030.6kN，可見采用分次澆筑支架承受的豎向荷載僅為一次性澆筑的69.7%。下塔柱節(jié)段與下橫梁第一層混凝土有限元模型見圖4：

塔柱完成8#節(jié)段施工后，張拉下橫梁剩余全部預(yù)應(yīng)力，拆除下橫梁支架。9#節(jié)段施工后，內(nèi)側(cè)面爬架具備拼裝條件，此后塔柱四面采用液壓爬模施工。

4 下橫梁支架受力分析

采用Midas/Civil建立下橫梁支架的有限元模型（見圖5），鋼管立柱采用梁單元模擬，柱間連接系采用桁架單元模擬，鋼箱分配梁采用梁單元模擬，鋼箱分配梁與柱頂剛性連接，縱向分配梁與鋼箱分配梁采用只受壓彈性連接，柱底固結(jié)?；炷梁奢d按整個(gè)下橫梁實(shí)際重量的69.7%加載在縱向分配梁上。通過計(jì)算，縱向分配梁的最大組合應(yīng)力52.3MPa<170MPa，最大剪應(yīng)力43.7MPa<100MPa，均滿足要求；鋼箱分配梁的最大組合應(yīng)力57.4MPa<170MPa，最大剪應(yīng)力26.9MPa<100MPa，最大豎向位移9.3mm<7500/400=18.75mm，均滿足要求；鋼管立柱最大軸力2583.6KN，穩(wěn)定性計(jì)算53.2MPa<170MPa，均滿足要求。邊桁邊支點(diǎn)豎向反力1099.5kN，中桁邊支點(diǎn)豎向反力1569.8kN。

5 鋼牛腿受力分析

5.1 荷載計(jì)算

鋼牛腿作為鋼箱分配梁邊支點(diǎn)的承力構(gòu)件，受力比較大，通過對(duì)拉精軋螺紋鋼筋，能夠承擔(dān)強(qiáng)大的豎向荷載。鋼牛腿上端采用變截面箱形結(jié)構(gòu)，腹板開孔設(shè)置4根?32精軋螺紋鋼拉桿，鋼牛腿伸入塔柱槽口部分采用變高度箱型截面。邊桁牛腿高850mm，中桁牛腿高1150mm，中桁牛腿所受豎向荷載較大，對(duì)中桁牛腿進(jìn)行受力分析，其計(jì)算簡圖見圖6。根據(jù)靜力平衡方程，牛腿底部豎向反力，牛腿端部水平反力，單根拉桿拉力。

5.2 有限元分析

鋼牛腿板件均為24mm厚鋼板，材質(zhì)Q235B，采用Midas/FEA建立中桁牛腿的三維模型，按照實(shí)際尺寸建立實(shí)體單元模型。牛腿底部板件網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)約束平動(dòng)自由度，牛腿端部板件網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)約束水平自由度，頂板壓力荷載及對(duì)拉精軋螺紋鋼拉桿荷載以壓力荷載加載在對(duì)應(yīng)板件網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上。頂板受壓區(qū)面積，單根拉桿墊片受壓面積，則頂板壓力荷載P1與單根拉桿對(duì)豎板的壓力荷載P2分別為：

，

通過有限元分析，牛腿板件99.9%的網(wǎng)格應(yīng)力<120.2MPa，中桁牛腿受力滿足要求。

6 結(jié)語

黃岡公鐵兩用長江大橋采用下橫梁施工采用落地式支架，鋼箱分配梁邊支點(diǎn)支承于埋設(shè)在兩側(cè)塔柱的精軋螺紋鋼對(duì)拉式鋼牛腿上，鋼牛腿可工廠化制造，傳力明確，安全可靠。下橫梁與下塔柱同步施工，下橫梁分次澆筑，減小了澆筑混凝土?xí)r支架的荷載，增加了安全性，提高了施工效率，順利地實(shí)現(xiàn)了橋塔快速化施工。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃岡公鐵兩用長江大橋主橋橋塔施工圖.中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司.

[2] 周孟波.斜拉橋手冊[M].北京：人民交通出版社，2004.

[3] 代皓，張瑞霞，張敏.黃岡公鐵兩用長江大橋橋塔施工技術(shù)及分析[J].橋梁建設(shè)，2012，（5）.

[4] 劉杰文，張紅心，周明星，等.黃岡公鐵兩用長江大橋施工關(guān)鍵技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2013，（2）.

[5] 張德致，張敏，代皓，等.黃岡公鐵兩用長江大橋橋塔上橫梁施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2013，（3）.

[6] 尹振君，阮中革，陳寧賢.黃岡公鐵兩用長江大橋橋塔施工技術(shù)[J].世界橋梁，2013，（6）.

作者簡介：高本濤（1978-），男，中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司工程師，研究方向：大跨度橋梁施工技術(shù)；張敏（1983-），男，中國公路工程咨詢集團(tuán)武漢建設(shè)分公司工程師，研究方向：大跨橋梁施工技術(shù)。

（責(zé)任編輯：陳 倩）