溧阳泓口大桥主桥上部结构施工临时支架

侯宇飞 吴曙光

（中铁四局第二工程有限公司 苏州 215100）

1 工程概况

泓口大桥位于溧阳市泓口镇，跨越芜申运河改线段，桥位位座落于S241省道之上，施工采用先建桥梁后挖航道的顺序进行。泓口大桥主桥为预应力混凝土自锚式悬索桥，全长为206m，宽度为38m，既是溧阳市的景观桥梁，又是城市型宽桥、主干道桥。

桥梁上部结构由两侧各一道箱梁形式的主梁和多个横梁（间距4.5m），以及桥面板组成，混凝土标号C55。其中箱型主梁梁高2.50～2.12m，箱梁顶宽8m，底宽6m。普通中横梁梁高2.5m，梁宽0.3m，中－中间距4.5m，与悬索桥吊杆间距匹配。桥梁结构形式见图1。

图1 泓口大桥主桥立面图

桥面板厚度0.25m（不包括铺装混凝土）。桥梁上部结构混凝土方量为6 700m3，采用临时支架法分节段现浇施工。

2 混凝土主梁支架应考虑的几个问题

（1）由于该桥为城市型宽桥，宽度达38m，纵向每延米应考虑的多种荷载较大，且横梁跨径较大。

（2）该桥桥位横桥向地质差异很大，西侧一半落在S241道路行车道上，道路全部经过深层搅拌桩处理，道路等级高、路面结构层厚，且通行多年，压实度较好；东侧一半落在道路的绿化带上，有较厚的软弱层。支架横向地质的不均匀将带来支架沉降不均匀，会给桥梁上部结构带来破坏性后果，支架设计必须克服这一大障碍。

（3）桥梁平面内自身荷载也很不均匀，两边侧主箱梁自重较大，普通横梁自重较小。而且现浇上部结构混凝土达到设计强度，横梁预应力进行张拉后，桥面全部荷载均向两侧主箱梁集中，所以主箱梁的支架设计尤为关键，它要承担桥梁全部自重荷载和施工荷载，且使用的时间很长，直到主梁预应力施工、主缆安装、吊索全部张拉完成方可拆除主箱梁下的支架，所以主箱梁支架是支架设计的重点。

（4）由于上部结构混凝土分节段施工，为经济考虑，应最大限度地减少支架投入，实现支架及模板的多次周转。

（5）支架设计必须与桥梁“先梁后索”设计工况吻合，支架形式设计需与设计单位、施工监控等单位保持沟通。

3 支架方案比选

（1）方案一。采用满堂支架法。根据主梁结构和地基差异，对满堂脚手架以及脚手架的基础处理进行分部分设计，使各部分支架满足强度、稳定性和地基应力、沉降等各方面要求。但这一方案在分节段浇筑混凝土达到设计强度后，横梁不能进行预应力张拉，否则横梁和主梁交接处集中荷载过大，致使主箱梁底部的脚手架无法承受。必须在悬索桥吊索张拉过程中进行分批次张拉主梁横向预应力，悬索桥吊索调索完成后再拆除满堂支架。

该方案的缺点分析：①几乎全部支架模板（特别是底模）均不能周转；②支架占用时间过长，用量大，成本高。

（2）方案二。采用少支架法。每侧箱型主梁下采用多排贝雷片，每隔9m（4.5m×2）使用 直径600～800mm钢管桩柱式墩的少支架方案。横梁、桥面板下因自重较小仍采用满堂脚手架。这一方案使得横梁、桥面板下的满堂脚手架及模板得以周转。但贝雷片用量过大，占用时间过长的问题没有得到解决。同时贝雷片存在挠度偏大的缺点，对预防混凝土主梁早期裂纹不利，方案很难接受。

（3）采用方案。采用满堂支架法与少支架法结合的方案。泓口大桥上部结构支架方案经过各方面的优劣对比，最终采用了满堂支架和少支架相结合的方案。少支架主要置于主梁与横梁相交处，对应主梁梁底（宽6m）范围内。每侧主梁底部各布置2根φ426×8螺旋钢管立柱，并设置必要的型钢剪刀撑，以确保支架立柱的稳定。立柱支架纵向间距4.5m，和横梁间距匹配。每根钢管支架立柱下基础布置：西侧车行道为2层50 cm厚混凝土，独立扩大基础。尺寸为下层200 cm×200cm×50cm、上层120cm×120cm×50 cm，并配置钢筋。东侧软基上为2根φ800灌注桩基础，顶部设置小承台。钢管立柱中心与灌注桩中心对中。见图2。

图2 主梁支架剖面图

钢管立柱少支架设计应能承担全桥桥梁恒载和施工期间荷载，且有一定的安全系数，桥面板、横梁主梁下依然布置满堂脚手架。在每个节段混凝土达到设计强度，主梁横向预应力张拉后，主梁全部荷载由原满堂脚手架转换至钢管立柱少支架上，这时该节段所有的满堂脚手架及底模即可全部拆除，实现了荷载的体系转换以及脚手架、模板的周转。少支架钢管立柱受力明确、结构简洁，施工方便、成本节省。

4 支架设计

根据方案必选结果，泓口大桥主梁支架分2种工况进行设计。

（1）主梁混凝土现浇时支架设计。混凝土主梁现浇时，主梁自重全部由满堂支架承担。按照面板计算、小楞计算、大楞计算、立杆计算、基础计算、地基计算的顺序进行计算。

① 荷载计算，见表1。

表1 荷载计算

② 满堂支架设计统计.碗扣式钢管脚手架立杆的横向间距、纵向间距见表2。满堂之架基础在S241绿化带侧采用换填60cm级配碎石顶部浇注20cm厚C25混凝土处理，老路侧满堂支架直接在老路路面上搭设。

表2 满堂脚手架参数统计表

（2）主梁满堂脚手架拆除后支架设计。主梁横梁预应力张拉后，横梁及桥面板重量将分配到边箱梁侧，荷载全部由两侧边箱梁吊索横梁处的钢支墩承担。

①钢支墩受力分析。建立计算模型，分析混凝土主梁横梁预应力钢束张拉前后，钢支撑顶部反力的变化情况。计算模型共60个单元，其中：5，21，41，57为临时支撑位置。由于结构、预应力钢束均对称，仅比较5，21两个临时支撑在横梁预应力张拉、满堂支架拆除前后的反力变化情况，计算模型见图3。

图3 横向预应力束张拉模型图

横梁钢束张拉前后支撑反力见表3。

表3 支撑反力

主梁横向预应力束张拉后，主梁的上缘、下缘应力情况如图4。

图4 横向预应力张拉后横梁应力图

从主梁预应力束张拉后横梁反力表和应力图可知：横梁预应力束（仅一束）张拉后，中间满堂支架拆除后，4个钢支墩支点反力受力较为平均，钢支墩受力较好。混凝土横梁最大拉应力为σmax＝0.33MPa＜ftd＝1.89MPa，满足规范要求，结构安全。

②钢支墩基础处理。

a）省道S241绿化带侧钢支墩基础。绿化带侧地质为软弱土层，地质条件较差，钢支墩基础在S241绿化带侧采用基础为2根φ800C25混凝土灌注桩。根据《公路桥涵地基及基础设计规范》JTG－63－2007中给出的摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值计算公式：

经计算可知，混凝土灌注桩桩采用桩长21 m，满足承载力要求。

b）省道S241老路侧钢支墩基础。S241老路侧支架基础在S241老路上，采用钢筋混凝土独立扩大基础，基础尺寸为200cm×200cm×100 cm，基础顶部设置60cm×60cm×16cm预埋钢板。根据混凝土局部承压公式和混凝土抗冲切公式，验算该混凝土基础型式满足要求。

5 支架监控

为保证主梁施工过程中的施工安全，在主梁施工过程中，对钢支墩的基础沉降情况进行了观测，监测数据见图5。

图5 主梁第一节段累计沉降统计

由图5可见，沉降最大为5mm，最小为1 mm，沉降差4mm，主梁钢管支墩基础沉降变形较小，且较为稳定，达到了很好的效果。

6 结语

通过对自锚式混凝土主梁临时支架进行优化设计，采用了满堂支架和少支架法相结合的支架体系，使得自锚式悬索桥的支架在不影响结构安全的条件下，底模及满堂支架进行周转，解决了自锚式悬索桥支架占用时间长、施工成本高的难题，另外对不同地质的基础，采用了不同的基础形式解决了宽大主梁地基础不均匀沉降难题。泓口大桥的支架设计为今后类似桥梁施工提供了一种新的思路，受到很多同行的关注，已在芜申线徐葛大桥（斜拉桥）得到了推广应用，同样取得了很好的效果。