摘 要：懸臂澆筑連續(xù)剛構橋，合攏段混凝土受T構溫度伸縮內(nèi)力影響較大。本文以工程實例闡述合攏段臨時加勁型鋼支撐約束施工方案的理論計算、結構設計方法，以及線形控制和內(nèi)力控制的保證保證措施。

　　關鍵詞：合攏段; 臨時加勁型鋼支撐; 約束 ; 施工技術方案

　　Abstract: This paper based on the engineering examples, described the temporary stiffening steel support of the constrained construction program calculation theory and structural design methods, as well as linear control and internal force control to ensure that assurance measures.

　　Key words: close paragraph; temporary stiffening steel support; constraints; construction technology program

　　中圖分類號：U44　　文獻標識碼：A 文章編號：

　　1、工程概況

　　黎塘至欽州段擴能改造工程，在DK29+411.56～DK30+010.975處跨越飛龍郁江設計特大橋一座。特大橋橋跨全長599.415m，孔跨布置為7×32m簡支T梁+(62+2×100+62)m連續(xù)剛構+1×32m簡支T梁，單線鐵路橋梁。新建橋位于既有橋的左側，與既有線間距30m，橫跨飛龍郁江。

　　其中第8～第11孔橋梁為(62+2×100+62)m預應力鋼筋混凝土連續(xù)剛構梁。其余孔跨采為預制后張簡支鋼筋混凝土T梁。連續(xù)剛構懸臂梁采用掛籃法懸臂澆筑施工工藝，O號梁段及邊跨梁段采用支架現(xiàn)澆法施工工藝。簡支T梁采用預制架設法施工工藝。連續(xù)剛構主跨幾何特征如圖1所示。

　　連續(xù)剛構的第8#、9#、10#橋墩為主跨橋墩。主橋墩墩身采用矩形實體雙板式橋墩，墩高均為10.5m。板式墩橫截面尺寸為寬4.8m、長1.4m，兩板柱間間距3.6m，雙板柱外形長6.4m，板柱墩身設計為C55鋼筋混凝土。主墩結構示意圖如圖2所示。

　　箱梁頂寬7.2m，底寬4.8m，梁高由墩頂處最高7.4m，漸變至跨中3.6m高，直腹板型單箱單室箱梁。

　　廣西欽州市地區(qū)夏長冬暖有微寒。全年平均氣溫為22℃,每年1月(農(nóng)歷12月)份雖是全年氣溫最低的月份，但平均氣溫仍在10℃以上，比較暖和。每年農(nóng)歷10月一12月偶有強烈寒潮入侵，市內(nèi)偶爾出現(xiàn)連續(xù)幾天10℃以下的低溫，最冷時氣溫降至0℃以下，偶爾輕霜，但為數(shù)甚少。

　　合攏段施工期限預計最高最低溫差在20℃之內(nèi)。

　　2、臨時加勁型鋼支撐約束結構概況

　　連續(xù)剛構的邊跨合攏段，邊跨邊墩為活動支座，滑動摩擦力很小，剛構的溫差應力因活動支座滑動得到釋放，合攏段溫差應力影響較小;連續(xù)剛構的主跨合攏段，剛構的溫差應力只能靠剛構變形相適應，合攏段的溫差應力影響很大。

　　因此，邊跨合攏段不作為控制重點，參考主跨臨時約束結構施工。以溫差應力影響較大的主跨合攏段為控制對象。主跨合攏段的臨時加勁型鋼約束方案，采用體內(nèi)剛性支撐、體外剛性約束+預拉應力索相結合的三維約束結構。體內(nèi)剛性支撐采用外徑φ300mm、壁厚10mm鋼管混凝土支撐柱，體外剛性約束采用水平面型鋼桁架+掛籃豎向撐拉約束，合攏端臨時預拉應力索臨時鎖定的組合措施。臨時鎖定束利用合攏口永久預應力束進行臨時鎖定，暫定頂板、底板共計11束，每束臨時鎖定張拉力為1000KN，合計鎖定張拉力10500KN，要在合攏段混凝土澆筑前施加鎖定。

　　每個合攏段縱向約束采用4根φ300mm、壁厚10mm鋼管混凝土支撐柱和臨時張拉束共同作用，支撐柱與腹板澆筑在一起，不再拆除;橫向約束采用I16工字鋼桁架，分別在頂板上安裝2組、箱內(nèi)底板上安裝1組。每組桁架使用1根I16型工字鋼柱+I16工字鋼斜拉桿組拼結構。

　　3、臨時加勁型鋼支撐約束結構設計

　　3.1設計參數(shù)

　　①、鋼材彈性模量：E=2.1×105Mpa;

　　②、C55混凝土彈性模量：Ec=3.55×104 Mpa;

　　③、Q235鋼材允許拉壓應力：f=210Mpa。

　　④、箱梁混凝土材料線膨脹系數(shù)為α=1×10-5m/co·m;

　　⑤、剛構最大溫差按△T=20 co計算。

　　⑥、墩身高度h=1050cm，橫截面慣性矩I=2.1952×108cm4。

　　⑦、合攏段長度2m。

　　⑧、結構安全系數(shù)K=1.3。

　　3.2臨時加勁型鋼支撐約束結構受力分析

　　合攏段混凝土在剛構升溫階段，會受剛構溫升應力的擠壓作用;在剛構降溫階段，會受剛構收縮的拉應力作用。

　　為使得合攏段混凝土在養(yǎng)護階段不受到剛構溫度應力的影響，設置臨時加勁型鋼支撐約束結構承擔剛構溫度應力。在合攏段混凝土養(yǎng)護階段，當溫度升高時，剛構的溫升擠壓應力由臨時鋼支撐承擔;當溫度降低時，剛構的收縮拉應力由臨時預應力索來承擔。

　　合攏段臨時加勁型鋼支撐結構承擔剛構溫度伸縮應力的雙重作用。

　　3.3結構計算基本條件

　　①、由于合攏段施工時各梁段混凝土所經(jīng)歷的時間較短，混凝土收縮、徐變產(chǎn)生的變形值相對較小，計算時只考慮溫差影響;

　　②、為簡化計算，把變高度梁簡化為平均斷面的等截面梁處理;

　　③、為簡便計算，剛構主跨溫升長度按L=100m計算，忽略合攏段2m長的影響;

　　⑤、為簡化計算，忽略臨時預應力索預拉力對鋼支撐和主跨T構的壓縮影響;

　　3.4結構荷載計算

　　①、T構最大溫差伸縮量：△L=αL△T=20mm;

　　②、T構的最大溫度內(nèi)力：8078KN;

　　3.5臨時約束結構設計

　　①、臨時預應力索的設計

　　當氣溫下降時，假定T構收縮內(nèi)力完全由臨時張拉束來承擔。臨時張拉束暫定11束，每束臨時鎖定張拉力不超過1000KN。考慮臨時鎖定張拉的對稱性，按頂板和底板預應力束均勻分配。

　　②、體內(nèi)臨時支撐柱

　　當氣溫上升時，T構的伸張內(nèi)力完全由臨時支撐柱來承擔。箱梁全斷面共計布置4根鋼管混凝土支撐柱，每根支撐荷載為2020KN，其中底板和頂板各兩根。

　　體內(nèi)臨時鋼管混凝土支撐柱采用直徑φ300mm、壁厚10mm、C50混凝土支撐柱。按軸心受壓桿件設計。

　　鋼管混凝土支撐柱橫截面積A=707cm2,含鋼截面積AS=75cm2，鋼管混凝土柱含鋼率ρ=0.106，混凝土強度標準值fck=32.4MPa。管支撐高度h=200cm，長細比λ=26.7，折減系數(shù)φ=0.948。鋼管混凝土提高系數(shù)K1=1.54。

　　鋼管混凝土軸心受壓桿件的承載力：4483KN。大于最大荷載N=2020KN，儲備系數(shù)K=2.22。

　　③、約束桁架設計

　　橫向桁架桿件均按受壓桿件設計。按鋼結構一般規(guī)定取λ≤150為控制目標。連接節(jié)點按受拉、受剪設計，抗拉抗剪能力F≥150KN。

　　桁架順橋支撐2m，剪刀撐斜拉桿按45o設置，斜拉桿長度為2.83m。

　　擬采用I16工字鋼，最弱軸iy=1.89cm，橫截面積A=26.1cm2。

　　撐桿：λ=105，小于150;斜拉桿：λ=150，不大于150。

　　桿件受拉能力：F=548KN，大于150KN。

　　3.6合攏口臨時約束桁撐結構設計

　　合攏口頂板面桁撐結構布置圖如圖4所示。

　　合攏口底板面桁撐結構布置圖如圖5所示。

　　其它驗算滿足要求，計算過程略。

　　4、施工工藝及施工方法

　　4.1施工工藝流程圖

　　4.2施工方法

　　4.2.1合攏段體內(nèi)鋼管混凝土支撐柱的制作安裝

　　在合攏段剛性支撐安裝前做好鋼構件及其配件。在懸臂端最后一節(jié)的端面上按設計位置預埋錨墊板。鋼管支撐柱采用直徑φ300mm、壁厚10mmQ235鋼管，端頭墊鈑采用340×340×20mm鋼板，每塊預埋板錨固4根直徑φ25mm錨栓，錨栓錨固深度不小于250mm。焊縫高度不小于15mm，支撐鋼管柱先就位焊接，后壓注混凝土。支撐管長度以實測為準。

　　4.2.2預埋連接板

　　在合攏段相鄰兩個節(jié)段混凝土澆筑時，在箱梁頂板及底板設計位置預埋桁撐連接的錨固鋼板。預埋板與錨栓采用焊接，焊縫高度不應小于15mm。

　　為保證預埋板下混凝土灌注密實，預先在預埋板上鉆孔漏氣，以利于混凝土充實。挖孔位置應躲開支撐柱焊縫位置和錨筋位置。預埋板埋置高度與梁面持平，以利于提高抗剪能力。

　　4.2.3加勁鋼支撐安裝

　　桁撐均采用I16工字鋼，桁撐預埋連接板采用厚度12mm鋼板、φ25mm錨栓，錨栓錨固深度不小于250mm。所用鋼材材質(zhì)均為Q235鋼材。桁撐的斜拉桿應以實測尺寸為準。桁撐均為焊接，焊縫高度不小于10mm。

　　4.2.4張拉臨時預應力束

　　在鋼管混凝土支撐柱及桁撐安裝完畢后、混凝土灌注前張拉臨時預應力束，實現(xiàn)剛構鎖定效應。按最大溫差20度內(nèi)力計算，每個合攏口臨時鎖定張拉力不小于10500KN。

　　張拉時要遵循對稱同步作業(yè)順序，確保合攏段對稱受載。

　　4.2.5合攏段混凝土澆筑

　　合攏段混凝土的澆筑時段要選擇在一天中的降溫接近平均氣溫時開始最好，使得臨時加勁桿支撐受力和墩身受彎曲最小。

　　合攏段混凝土應采用微膨脹混凝土澆注，減少收縮變形。應快速澆筑，爭取在最短時間內(nèi)完成，以利于混凝土盡早達到設計強度。

　　混凝土澆筑完成后，及時覆蓋、保濕潤養(yǎng)護，梁面、箱內(nèi)灑水保濕降溫。覆蓋和養(yǎng)護范圍超過兩端各一米以上。以減少溫差應力。

　　4.2.6合攏段預應力張拉

　　合攏段混凝土養(yǎng)護達到設計要求后，開始張拉預應力束。對鎖定束補助設計張拉力，達到連續(xù)剛構結構。

　　4.2.7拆除臨時鋼支撐

　　在合攏段縱向預應力施加后，即可拆除體外臨時桁撐，體內(nèi)支撐柱留在結構內(nèi)，永久受力。

　　拆除方法采用乙炔切割法，先頂板后底板順序拆除。

　　5、施工注意事項

　　5.1選用早強、高強混凝土，使得合攏段混凝土盡早達到設計強度，減少剛構溫度變化對合攏段混凝土的質(zhì)量影響，并嚴格控制用水量，以減少混凝土的收縮變形。

　　5.2為避免新澆混凝土早期受到較大拉力作用。合攏段混凝土澆筑時間，應選在當天平均溫度時刻，且開始升溫起步階段，使混凝土澆筑后至達到一定強度之前處于升溫過程之中，以避免升溫對合攏段混凝土的影響。

　　5.3加強混凝土養(yǎng)護。使得新澆筑混凝土在達到設計強度前處于潮濕狀態(tài)，以減少箱梁頂面因日照不均所造成溫差影響。

　　5.4為防止合攏段兩邊懸臂端因降溫而產(chǎn)生上翹，在合攏段施工時應在兩懸臂端部按設計要求增加壓重。

　　5.5及時張拉。在合攏段混凝土強度達到設計強度的90%時，應及時張拉部分預應力連續(xù)束，實現(xiàn)連續(xù)體系，以策安全。

　　5.6合攏段空間三維約束穩(wěn)定措施

　　縱向(順橋向)穩(wěn)定靠鋼管混凝土支撐柱和臨時預應力索約束;

　　橫橋向穩(wěn)定靠加勁鋼桁撐的桁架約束;

　　豎向穩(wěn)定性，應利用掛籃底模平臺和上桁架對箱梁底板和頂板間的約束。為使得掛籃前橫梁下約束有效，應將上桁架前橫梁與頂板間增設2根臨時鋼性支撐柱，支撐位置對應于箱梁腹板左右，將上桁架前橫梁支撐在箱梁上，并利用長吊桿將前上橫梁和底平臺前托梁拉錨成一體。

　　5.7嚴格監(jiān)測T構的懸澆位移變化和溫度變化。特別是合攏前一個月的資料，應準確無誤，為合攏段施工提供準確參數(shù)。

　　5.8嚴格控制鎖定溫度。根據(jù)鋼筋混凝土變形大滯后性特征，建議合攏段臨時鎖定溫度控制在20oc。若施工期間氣溫與其有差別，應采取相應的千斤頂支頂或張拉預應力鋼束的措施調(diào)整T構變形量。

　　5.9注意高空施工作業(yè)安全。加勁型鋼約束結構安裝，應在掛籃走行到位后進行，利用掛籃作為施工支撐平臺。