羅兵

[上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092]

0 引言

隨著我國公路基建事業(yè)的發(fā)展，大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁建設(shè)數(shù)量不斷增加，掛籃施工作為其主要施工方法之一，具有結(jié)構(gòu)輕、拼制拆卸方便、跨間不設(shè)支架，施工期間基本不影響通航或行車等優(yōu)點(diǎn)[1]，被廣泛應(yīng)用于跨山谷、河流及橫向道路等較復(fù)雜地段的施工。

1 工程概況

眉山市環(huán)天府新區(qū)快速通道工程（G245至G 213連接線）起點(diǎn)與青龍鎮(zhèn)工業(yè)大道平交，終點(diǎn)交接著觀寺鎮(zhèn)三岔湖旅游環(huán)線，主線全長約48.652km。道路等級(jí)為一級(jí)公路（部分考慮市政功能），設(shè)計(jì)車速為80km/h；設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)，同時(shí)滿足城—A級(jí)。

府河大橋?yàn)樵摴こ獭皟蓸蛞凰怼钡年P(guān)鍵性控制節(jié)點(diǎn)。其主橋跨越規(guī)劃V級(jí)航道府河，采用70+120+70（m）預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，橋面總寬44.5m，上下行雙幅布置，單幅橋?qū)?2.25m。箱梁為單箱雙室截面，梁底線型按2次拋物線變化，中墩支點(diǎn)梁高7.2m（高跨比1/16.67），邊墩支點(diǎn)和跨中梁高3.0m（高跨比1/40）。箱梁采用縱、橫和豎三向預(yù)應(yīng)力體系，縱向按全預(yù)應(yīng)力構(gòu)件設(shè)計(jì)，橫向按A類構(gòu)件設(shè)計(jì)。府河大橋主橋立面布置圖及橫斷面布置圖如圖1、圖2所示。

2 主梁懸澆節(jié)段劃分

圖1 府河大橋主橋立面布置圖（單位：m）

圖2 府河大橋主橋橫斷面布置圖（單位：m）

主梁分4個(gè)“T”形由主墩Pm08和Pm09向兩側(cè)逐節(jié)段對(duì)稱懸臂澆筑。其中：O#塊節(jié)段長13m，在主墩支架上澆筑；0#塊兩側(cè)各15個(gè)懸澆節(jié)段，節(jié)段長分別為5×3.0m+5×3.5m+5×4.0m，合龍段長2.0m，邊跨現(xiàn)澆段長8.92m。全橋共設(shè)置1個(gè)中跨合龍段和2個(gè)邊跨合龍段。節(jié)段劃分及典型橫斷面圖如圖3～圖5所示。

圖3 1/2中跨節(jié)段劃分及編號(hào)示意圖（單位：cm）

圖4 1/2中墩支點(diǎn)斷面圖（單位：cm）

圖5 1/2中跨跨中斷面圖（單位：cm）

3 掛籃

根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)[2]，主橋采用自錨平衡式菱形掛籃進(jìn)行施工，由主桁體系、橫梁體系、懸吊體系、行走及錨固體系、模板系統(tǒng)等五部分組成。

主桁體系：由箱型桿件拼裝的菱形框架而組成，主桁后部以φ32mm的40Cr高強(qiáng)銷棒穿過箱梁頂板預(yù)留孔錨固在頂板上；主桁前部安裝上橫梁，與懸吊體系及前下橫梁形成懸臂吊架。

橫梁體系：由前上橫梁、后錨梁、前下橫梁、后下橫梁及底模縱梁等組成，橫梁系由45#和56#工字鋼加工而成。前上橫梁、后錨梁固定在主桁架上，底?？v梁固定在前下橫梁上，前下橫梁通過懸吊體系吊于前上橫梁上，后下橫梁由雙頭螺桿錨在已形成梁段的底板上。

懸吊體系：位于掛籃的前部，主要作用是懸吊和升降底模、側(cè)模、內(nèi)模及工作平臺(tái)等。由吊桿、吊桿座、千斤頂、手拉葫蘆等組成。吊桿及后錨桿均采用φ32精扎螺紋粗鋼筋。

行走及錨固體系：行走體系主要由手拉葫蘆、平滾及行走反壓平衡裝置組成，掛籃行走時(shí)反壓平衡裝置錨固于箱梁豎向預(yù)應(yīng)力筋上；掛籃錨固體系由主桁上的反壓型鋼、精軋螺紋鋼筋構(gòu)成，掛籃行走到位后，用精軋螺紋鋼將主桁上的反壓型鋼錨固于已澆梁段上，并用液壓千斤頂施加一定的預(yù)壓力。

模板系統(tǒng)：主要由底模、外模及內(nèi)模等組成。

圖6 為掛籃懸澆施工現(xiàn)場(chǎng)示意圖。

圖6 掛籃懸澆施工現(xiàn)場(chǎng)示意圖

4 施工階段箱梁橫向框架驗(yàn)算

4.1 節(jié)段選取

選取現(xiàn)澆1#段（節(jié)段最重）、現(xiàn)澆3#段（2#段頂?shù)装鍣M向配筋間距變化）、現(xiàn)澆15#段（14#段底板最薄）三個(gè)控制工況對(duì)箱梁頂?shù)装暹M(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算截面取掛籃中門架支承處的分界截面，具體情況如表1所列。

表1 各控制工況下箱梁結(jié)構(gòu)參數(shù)表

4.2 計(jì)算建模

采用Midas Civil進(jìn)行計(jì)算，取驗(yàn)算截面處1.0m寬箱梁結(jié)構(gòu)建立框架模型，在每道腹板位置設(shè)豎向支撐，計(jì)算模型采用梁單元模擬，主梁混凝土材料為C55，橫向主筋為HRB400，內(nèi)力采用kN、m制，應(yīng)力單位MPa。

4.3 計(jì)算荷載

考慮恒載（現(xiàn)澆節(jié)段、掛籃及框架等自重）、施工活載、體系升降溫、頂板溫度梯度等[3]，荷載考慮有效分布寬度后，以集中力形式作用在頂?shù)装宓觞c(diǎn)及錨點(diǎn)處，計(jì)算模型如圖7～圖11所示。

圖7 工況1（現(xiàn)澆1#段）橫向框架計(jì)算模型

圖8 工況2（現(xiàn)澆3#段）橫向框架計(jì)算模型

圖9 工況3（現(xiàn)澆15#段）橫向框架計(jì)算模型

圖10 計(jì)算模型加載示意圖（中門架處）（單位：cm）

圖11 計(jì)算模型加載示意圖（后錨梁處）（單位：cm）

4.4 計(jì)算結(jié)果

按設(shè)計(jì)要求，對(duì)橫、豎向預(yù)應(yīng)力滯后兩個(gè)節(jié)段進(jìn)行張拉，即現(xiàn)澆該節(jié)段時(shí)，剛完成的上節(jié)段尚未張拉橫、豎向預(yù)應(yīng)力，故橫向框架按普通鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。短暫狀況下，混凝土及鋼筋應(yīng)滿足以下要求[4]：

（1）受壓區(qū)混凝土邊緣的壓應(yīng)力：

（2）受拉鋼筋的應(yīng)力：

（3）中性軸處主拉應(yīng)力：

箱梁橫向框架最不利受力在吊點(diǎn)及錨固點(diǎn)處的承托倒角位置，計(jì)算高度hc=h'f+stanα（tanα≤1/3）。計(jì)算結(jié)果如表2所列。

5 結(jié)論及建議

通過對(duì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁掛籃施工時(shí)短暫狀況的橫向框架構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明：箱梁橫向框架構(gòu)件在掛籃施工過程中的受力均滿足規(guī)范要求。結(jié)合分析結(jié)果，建議如下：

（1）頂?shù)装鍣M向配筋相同情況下，橫向框架由后錨梁處的頂板受力控制，建議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，頂板厚度不宜過薄，并適當(dāng)增加頂板的承托倒角尺寸。

表2 各控制工況下頂?shù)装弪?yàn)算結(jié)果一覽表

（2）掛籃懸澆時(shí)，前3～4個(gè)節(jié)段相對(duì)較重，頂?shù)装迨芰^大，后錨梁處的挑臂根部下翼緣亦承受較大拉力，建議加強(qiáng)其橫向配筋。

（3）箱梁橫向框架計(jì)算時(shí)，除應(yīng)考慮成橋運(yùn)營狀態(tài)下的受力狀態(tài)，尚需對(duì)后續(xù)實(shí)際施工方案下的短暫狀況進(jìn)行驗(yàn)算，而后者容易被遺漏。