0#块临时固结与现浇支架结合支撑系统在悬臂现浇梁中的应用探讨

0#块临时固结与现浇支架结合支撑系统在悬臂现浇梁中的应用探讨

廖良雄，匡丕榜，黄文明，张海山，徐铮

（中国建筑一局（集团）有限公司华南区域公司  广东省深圳市  518000）

摘要：传统0、1#块临时固结与现浇支架互为系统，需要损耗大量的材料与人力，施工周期长。本文结合四跨预应力混凝土连续梁桥的外砂河特大桥，利用迈达斯三维建模探讨了0、1#块临时固结与现浇支架相结合的支撑系统在悬臂浇筑施工中的可行性并对在外砂河特大桥工程中的应用进行分析，可为类似的桥梁工程施工提供参考依据。

关键词：悬臂浇筑；临时固结；支架；抗倾覆

引言

悬臂浇筑法是目前混凝土连续梁桥的主要施工方法，为保证浇筑的稳定与安全，墩梁临时固结是悬臂施工的必备措施，可为悬臂浇筑施工抗倾覆提供可靠支撑[1]，如何设计临时固结使施工成本更低、施工工艺更简易，并对悬臂施工中桥梁结构的內力、扰度和稳定性有利，这是工程设计、施工控制中的重要问题。

采用墩梁临时固结与现浇支架相结合可以有效利用原有的0、1#块的钢管支撑架，简化0、1#块支架的整体设计，提高使用效率，更符合施工要求。

1工程概况

汕北大道（凤东路）龙湖段工程外砂河特大桥主桥为四跨变截面连续梁桥，采用悬臂浇筑法施工。连续梁体系跨径组合（40+2×70+40）m，为单箱双室单坡断面，主墩为变截面水中薄壁墩，宽度2.5米，长度为7~12米。全桥共六个0、1#块组合（每次同时浇筑1个0#块、2个1#块），0#块长3米，1#块长3.5米，箱梁顶宽21.5米，底宽14米，0#块主墩墩顶梁高4.2m，中横梁宽度2m，截面梁高及底板厚度均按二次曲线变化，1#块断面处高度为3.7m，0#块重量4188KN，单个1#块重量2227.8KN。

2模型设计

外砂河大桥主桥采用有限元计算软件Midas建立可以反应0、1#块施工阶段实际情况的空间模型并对结构进行模拟计算，分析0、1块施工过程中支架系统各结构的受力情况与整体稳定性。0、1块施工设置的现浇支架与临时固结相结合的支撑系统采用了直径1016mm，厚14mm钢管立柱利用钢筋混凝土固结在承台与现浇梁底，横桥向每排设置4根钢管立柱，最大间距为4.5m，钢管之间用2工25a型钢连接并采用平联与墩身连接以保证整体稳定性。

承重梁横向布置，固定于钢管牛腿上，纵梁分配（排架）采用工20b型钢与工12型钢焊成桁架片，底板下间距80m，腹板下间距30cm，置于横向承重梁上。部分参数选用：Q235钢材强度设计值：抗弯σ=190Mpa，抗剪τ=110Mpa，混凝土强度C50，荷载考虑恒载、施工荷载、风荷载。

3支撑系统受力验算

3.1连续梁0、1#块支架计算

（1）荷载取值

模板自重：0.3kN/m2

施工人员及施工设备荷载：2.5kN/㎡；

振捣混凝土时产生的荷载：水平模板2.0kN/㎡，竖直模板4.0kN/㎡；

倾倒混凝土时产生的荷载：2.0kN/㎡；

混凝土容重：26kN/m3。

侧模风荷载74.5kN

钢管桩上风荷载11.4kN

永久荷载的分项系数，取1.2；可变荷载的分项系数，取1.4。

（2）支架计算

通过迈达斯计算支架排架、分配梁、承重梁、纵梁、钢管牛腿、钢管托架、预埋件的组合应力最大值、剪应力最大值均满足受力要求。 同时，工20b最大挠度17.79-13.07=4.728mm，刚度也满足要求。

按最大的荷载考虑钢管立柱的稳定性，取最大轴力为N=1516.7KN，最大弯矩为M=221KN.M。根据压弯构件平面内稳定性计算式得到54.64Mpa小于f=190Mpa。

3.2临时固结计算

3.2.1不平衡荷载计算

（1）施工荷载3kN/m2，9#块桥宽21.5m，梁段长4m，重心距离中支点的距离L=32m；产生的不平衡力矩M2=3×21.5×4×32=8256kN.m；

（2）挂篮单侧总重800kN，9#块采用挂篮合拢，行走至9#块段，距离中支点距离L=32m；产生的不平衡力矩M3=800*32=25600kN.m；

（3）梁段浇筑不平衡（砼差2.5%）产生的不平衡力矩M4=6567.61kN.m

（4）一侧风向上吹，风压强度取0.8Kpa

浇筑9#块，一侧块段总面积S=34×21.5=731m2，重心距离中支点的距离L=34/2=17m，产生的不平衡力矩M5=S×0.8*L=9941.6kN.m，不平衡荷载M=1.2*8256+1.2*25600+6567.61+9941.6*1.4=61113.05kN.m

3.2.2竖向荷载计算

（1）0#块~9#块总重G1=3587.63t；（2）施工荷载F1=516kN；（3）施工机具（挂篮）重1600kN；（4）风荷载F2=34*21.5*0.8=584.8kN；竖向荷载取值G=38577.1kN

3.2.3临时固结结构计算

根据《钢结构设计标准》压弯构件平面内稳定性计算式，得到175.34Mpa小于f190Mpa

，满足要求。

4工程实践

4.1施工流程

（1）承台浇筑前，预先在承台顶预埋钢板与钢筋作为钢管支撑的临时固结，线路中心线对称布置，盖板下部焊接 8 根 U 型圆钢。

（2）钢管立柱安装于承台上，安装之前将预埋钢板表面的水泥浆凿除干净，放出十字线，吊装立柱钢管，调整钢管的竖直度和平面位置，并与预埋钢板点焊,安装加劲板，进行钢管和加劲板焊接。钢管安装完成后在钢管内浇筑50cm厚的C50混凝土使的钢管与承台形成固结。

（3）墩身施工过程中，准确安装墩身的预埋钢板，在墩身浇筑完成后通过平联将墩身与临时支撑固结形成一个整体，增强其抗倾覆能力。

（4）钢管的连接系，分为钢管立柱连接系、钢管立柱与墩身连接系。连接系使墩身与钢管支撑形成一个整体，极大的增强了支撑体系的抗倾覆能力，其需保持水平，且需精准控制标高。

（5）在安装钢管牛腿时需精确控制标高保证高度在同一水平线上，以保证0#块的标高满足要求。

（6）在钢管顶部先焊上锚筋与钢筋网片并浇筑C50混凝土，混凝土可采用自卸的方式进行浇筑。承台与钢管立柱通过钢管底部的浇筑的混凝土与预埋钢筋形成刚性节点；钢管立柱与现浇箱梁通过钢管顶部浇筑的混凝土与梁体预埋钢筋形成刚性节点，三者从而形成一个临时固结体系，极大的增强了悬臂现浇阶段梁体与挂篮整体的稳定性。

（7）在0号块纵向预应力张拉完成后，进行0#块底模的拆除，先进行卸落块与排架的连接节点的拆除，再依次进行排架、纵横梁与0#块底模的拆除。底模拆除后0#块临时固结体系形成，0#块、承台与钢管的临时固结起到对悬臂浇筑过程中产生的不平衡力进行平衡。

（8）在边跨与中跨都完成了合拢之后，即可拆除临时固结体系进行桥梁的第二次体系转换，桥梁结构由简支变连续，此时临时固结体系完成工作。

临时固结钢筋混凝土凿除困难，需先采用水钻切割，然后采取风镐凿除，水下固结部分的拆除可进行水下切割作业，钢管底部浇筑混凝土部分在不影响通航的情况下可以不进行破除，钢管立柱拆除完成后可以周转使用，提高了材料的利用率。

4.3工程实施效果

（1）目前外砂河特大桥已经施工完毕，通过利用0、1#块钢管现浇支架与临时固结体系相结合的支架系统施工，在保证施工安全质量的前提下节省了临时固结的安装和拆除时间，并且空心钢管可以回收再利用，节约了施工成本。

（2）悬臂浇筑过程中通过对梁体布设监测点进行实时监测得到梁体最大位移为3mm，抗倾覆能力远胜于同地区采用传统施工方法的同类项目。

参考文献

[1]孟庆斌,王明慧,张桥,李国华,蒋树平.悬臂浇筑连续梁墩梁临时固结及计算分析研究[J].铁道工程学报,2021,38(01):72-75+90.

[2]路桥施工计算手册．北京:人民交通出版社，2001．

[3]夏艳国. 悬臂浇筑连续梁0 号块现浇支架探讨[J]. 铁道建筑技术，2013(11)：8-11.