郝 俊

(南寧縱橫時代建設(shè)投資有限公司，廣西 南寧 530000)

1 概述

掛籃懸澆法是大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋最重要的施工方法之一，這種施工方法不需要搭設(shè)支架，利用已成梁段作為支撐，通過掛籃推進(jìn)。對于大跨度結(jié)構(gòu)，尤其是墩高比較高的情況下，是最優(yōu)的施工方法。支架法也是連續(xù)梁橋施工的一種主要施工方法，但這種方法一般僅僅適用于較小跨度的橋梁。

在橋梁的建設(shè)過程中，由于懸澆施工節(jié)段長度的限制，某些大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁采用掛籃的施工方法不能滿足業(yè)主對工期的要求。但由于大跨度橋梁橋長較長，若采用傳統(tǒng)的滿堂支架顯然是非常不經(jīng)濟(jì)的。因此可以采用分節(jié)段支架現(xiàn)澆的施工方式，用移動的支架替代傳統(tǒng)的掛籃施工方法，以達(dá)到加快施工進(jìn)度，節(jié)約工期的目的。

本文以某大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋?yàn)閷?shí)例，重點(diǎn)對采用分節(jié)段支架現(xiàn)澆施工與掛籃懸臂澆筑施工兩種施工方法的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析研究。

2 橋梁基本結(jié)構(gòu)

主橋孔跨布置為：(75+120+75)m，全長270 m。橋梁孔跨布置見圖1。

箱梁采用分幅式單箱雙室箱型截面，為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。箱頂板寬19 m，腹板為斜腹板，腹板傾角15°，底板寬9.286 m～11.805 m，兩翼板懸臂長3.0 m，箱梁頂板設(shè)置成2%單向橫坡，箱梁底板水平設(shè)置。箱梁跨中及邊跨現(xiàn)澆段梁高2.80 m，箱梁根部斷面和墩頂0號梁段高為7.5 m。橋梁橫斷面尺寸見圖2。

3 施工節(jié)段劃分及施工流程

3.1 掛籃懸臂澆筑施工

采用掛籃懸臂澆筑法施工時，懸臂劃分為15段，其中包含7個3 m節(jié)段，8個4 m節(jié)段。另外0號段長度為12 m，邊跨現(xiàn)澆段長度為13.9 m，邊跨及中跨的合龍段長度均為2 m。這種施工方式下，主梁節(jié)段劃分如圖3所示。

采用掛籃懸臂澆筑的施工方式時，具體的施工工序如下：

1)主橋墩完成后，在墩頂設(shè)置臨時托架，現(xiàn)澆主梁0號段。主墩與主梁臨時固接，采用臨時墊塊承受壓力與普通鋼筋錨固承受拉力；

2)進(jìn)行掛籃拼裝，同步對稱施工15個懸臂澆筑節(jié)段；

3)在滿堂支架上完成邊跨現(xiàn)澆段的施工；

4)掛籃改為吊架，完成邊跨合龍段及中跨合龍段施工；

5)解除墩梁臨時固結(jié)，形成最終的連續(xù)梁體系。

3.2 分節(jié)段支架現(xiàn)澆施工

采用分節(jié)段支架現(xiàn)澆法施工時，移動支架施工節(jié)段劃分為8段，其中包含3個6 m節(jié)段，5個7 m節(jié)段。另外0號段長度為12 m，邊跨現(xiàn)澆段長度為15.9 m，取消邊跨現(xiàn)澆段設(shè)置，僅保留中跨的2 m合龍段。這種施工方式下，主梁節(jié)段劃分如圖4所示。

該方法施工流程基本與掛籃懸澆方法一致，支架替代了掛籃的作用。即在施工當(dāng)前節(jié)段時，支架搭設(shè)于本節(jié)段下方，待本節(jié)段施工完成后，拆除節(jié)段下方支架。同時，為了加快施工速度，在本節(jié)段結(jié)構(gòu)施工過程中，同步開始搭設(shè)下一個節(jié)段下方支架。

4 受力分析對比研究

施工過程的結(jié)構(gòu)計算分析采用大型有限元分析軟件橋梁博士。建立平面桿系模型，結(jié)構(gòu)上下部均采用梁單元。分別模擬采用掛籃懸澆及分節(jié)段支架現(xiàn)澆兩種施工方法，提取計算結(jié)果后，根據(jù)橋梁設(shè)計相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行荷載組合，著重對比在兩種施工方法下的變形和內(nèi)力差異。

4.1 主梁位移對比

各梁段在施工結(jié)束時，其位移計算值可由下式計算：

各個節(jié)點(diǎn)在其施工階段的最大懸臂狀態(tài)位移見圖5。

由圖5可知采用不同的施工方式，施工過程中節(jié)段懸臂遠(yuǎn)端呈現(xiàn)出不同的位移變化規(guī)律。當(dāng)采用掛籃懸澆的施工方法時，節(jié)段累積位移隨著懸臂長度的增加而同步增大，節(jié)段最大累積下?lián)现禐?6 mm。而當(dāng)采用節(jié)段支架施工方法時，由于節(jié)段前端支架的支撐，對豎向位移的累積起到了限制作用，因此節(jié)段累積位移并未呈現(xiàn)出隨懸臂長度的增加而同步增大的趨勢，在該種施工方式下，節(jié)段最大累積下?lián)现禐?.2 mm，僅相當(dāng)于掛籃懸臂澆筑法的4.5%。

4.2 主梁應(yīng)力對比

當(dāng)采用掛籃懸澆施工和節(jié)段支架施工兩種施工方案，均處于最大懸臂狀態(tài)時，主梁緣及下緣的應(yīng)力計算結(jié)果對比如圖6，圖7所示。

從圖6，圖7可以看出，節(jié)段支架現(xiàn)澆梁截面上緣壓應(yīng)力比掛籃懸臂澆筑截面壓應(yīng)力大1 MPa～2 MPa，而下緣壓應(yīng)力比掛籃懸澆方式的截面壓應(yīng)力小2 MPa～3 MPa(對于墩梁截面的應(yīng)力突然急劇減小，是由于在0號節(jié)段位置梁截面頂?shù)装寮案拱逶龃蟮脑蛩?。從以上規(guī)律可以看出，在預(yù)應(yīng)力鋼束的配置上，采用節(jié)段支架現(xiàn)澆施工方法的大跨連續(xù)梁，應(yīng)注意預(yù)應(yīng)力鋼束的分布與懸澆施工方式有所不同，應(yīng)加強(qiáng)底板鋼束的配置，對于頂板鋼束可適當(dāng)減少，以優(yōu)化截面壓應(yīng)力儲備。

4.3 墩頂梁截面負(fù)彎矩對比

當(dāng)連續(xù)梁橋采用掛籃懸臂澆筑施工方法時，在未合龍前，梁體均呈現(xiàn)T形剛構(gòu)的受力形態(tài)，各節(jié)段在懸臂的推進(jìn)過程中，墩頂對應(yīng)的梁截面均產(chǎn)生負(fù)彎矩，且不斷累積。當(dāng)采用節(jié)段支架施工方法時，由于支架的作用，結(jié)構(gòu)的支撐體系發(fā)生了較大變化，在懸臂遠(yuǎn)端提供了有效支撐，因此墩頂位置對應(yīng)的梁截面負(fù)彎矩會相應(yīng)的減小。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，提取各節(jié)段施工時引起的墩頂梁截面負(fù)彎矩進(jìn)行對比分析，如圖8所示。

由墩頂對應(yīng)位置梁截面彎矩的對比圖可以看出，當(dāng)采用掛籃懸澆施工方法時，墩頂對應(yīng)位置梁截面的負(fù)彎矩呈現(xiàn)出隨著梁體懸臂長度增加而增大的規(guī)律，最大值達(dá)到了-95 200 kN·m。而采用節(jié)段支架施工法，墩頂對應(yīng)位置梁截面負(fù)彎矩隨懸臂長度的增加呈現(xiàn)出先增大后減小的規(guī)律。當(dāng)懸臂長度達(dá)到20 m左右時彎矩達(dá)到最大值，之后隨主梁長度的增加，負(fù)彎矩反而呈現(xiàn)減小的規(guī)律。從整個施工過程來看，采用節(jié)段支架現(xiàn)澆法時，墩頂對應(yīng)梁體截面的最大負(fù)彎矩僅為掛籃懸臂澆筑方法的40%。由此可以看出，采用節(jié)段支架施工法可大大減小墩頂梁截面的負(fù)彎矩值。

4.4 小結(jié)

通過以上計算結(jié)果分析，可得出以下結(jié)論：

1)節(jié)段支架的施工方式所引起的節(jié)段累積位移并未呈現(xiàn)出隨懸臂長度的增加而同步增大的趨勢，節(jié)段最大累積下?lián)现禐?.2 mm，僅相當(dāng)于掛籃懸臂澆筑法的4.5%。

2)當(dāng)采用節(jié)段支架現(xiàn)澆法施工時，梁體截面上緣壓應(yīng)力較掛籃懸臂澆筑截面壓應(yīng)力大，而下緣壓應(yīng)力略小于掛籃懸澆截面。

3)兩種施工方法各節(jié)段引起的墩頂對應(yīng)位置處梁截面負(fù)彎矩變化規(guī)律差異較大，節(jié)段支架施工法對應(yīng)的墩頂梁截面負(fù)彎矩明顯小于懸澆施工法。

5 結(jié)語

掛籃懸臂澆筑法及支架現(xiàn)澆法均為連續(xù)梁常用的施工方法。分節(jié)段支架現(xiàn)澆法與掛籃懸澆法相比，具有結(jié)構(gòu)位移小，內(nèi)力小的特點(diǎn)。雖然工程造價相對較高，但在節(jié)約工期上有明顯的優(yōu)勢，因此在某些特定條件下，可作為懸澆施工法的替代。