泉州灣跨海大橋主塔上橫梁支架設(shè)計（交通）
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泉州灣跨海大橋主塔上橫梁支架設(shè)計（交通）
袁 燦1 趙金磊2
(1.中交武漢港灣工程設(shè)計研究院有限公司 武漢430040； 2．安徽交控集團(tuán)蕪湖長江二橋項目辦蕪湖241000)
摘要為了縮短施工周期，節(jié)省鋼材用量，通過方案比選，泉州灣跨海大橋主塔上橫梁支架采用了一種牛腿支架法進(jìn)行施工。通過對支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計算表明，該牛腿支架結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計及規(guī)范要求；施工中采用該牛腿支架結(jié)構(gòu)成功完成了上橫梁澆筑，驗證了其安全可行性。
關(guān)鍵詞 泉州灣跨海大橋上橫梁牛腿支架
在橋梁建設(shè)中，由于特大橋梁主塔高度較大，主塔上橫梁若采用落地鋼管少支架進(jìn)行施工，臨時工程措施量很大，鋼管垂直度難以保證，施工風(fēng)險也很大。泉州灣跨海大橋主塔上橫梁采用了一種支撐在主塔上的牛腿支架施工，節(jié)約了工期，對主塔結(jié)構(gòu)沒有太大影響，解決了傳統(tǒng)落地鋼管少支架施工存在的問題，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。本文對該牛腿支架施工技術(shù)進(jìn)行探討。
1工程概況
泉州灣跨海大橋工程起于晉江南塘，與泉州市環(huán)城高速公路晉江至石獅段相接，在石獅蚶江跨越泉州灣，經(jīng)惠安秀涂、張坂，終于塔埔，與泉州市環(huán)城高速公路南惠支線相接。路線全長26 675. 871 m，其中泉州灣跨海大橋橋長12 454. 894 m，泉州灣跨海大橋主橋為雙塔式分幅組合梁斜拉橋，主跨跨徑400 m，主塔高157.1 m，采用三柱式門形塔。上橫梁頂板寬7. 03 m，底板寬6.97 m，高5. 60 m，腹板厚0.9 m，頂、底板厚度均為0.8 m，上橫梁與塔柱連接處設(shè)置裝飾塊，尺寸為4.3 m×3.1 m。上橫梁采用支架法現(xiàn)澆施工。
2設(shè)計方案比選
根據(jù)實(shí)際情況，擬定了2種設(shè)計方案：方案一是傳統(tǒng)落地鋼管少支架設(shè)計方案，在下橫梁頂面豎立8根直徑1m的鋼管立柱，鋼立柱頂部設(shè)置梁系和模板系，鋼立柱與主塔之間設(shè)置6層鋼管附墻。這種施工方法受力明確，工藝簡單，但鋼立柱要從下橫梁頂面往上接高，鋼立柱高約85 m，垂直度難以保證，鋼立柱之間聯(lián)系撐多，單幅主塔上橫梁支架需要施工鋼材326 t，施工周期長，施工窗口要經(jīng)歷臺風(fēng)期，高鋼管支架風(fēng)險大。方案二是牛腿支架，在主塔塔肢上設(shè)置預(yù)埋件，牛腿支架在后場分塊制作好以后進(jìn)行吊裝焊接，利用支架結(jié)構(gòu)搭設(shè)施工平臺進(jìn)行上橫梁澆筑。單幅主塔上橫梁支架需要施工鋼材117 t，牛腿支架對現(xiàn)場吊裝精度要求較高，施工周期短，可以避開臺風(fēng)期施工。2種設(shè)計方案對比見表1。
由表1可見，方案二鋼材用量較少，施工周期較短，降低了施工難度。經(jīng)過專家論證之后，決定采用方案二進(jìn)行施工。
3 牛腿支架結(jié)構(gòu)布置
牛腿及支撐架上支點(diǎn)焊接在主塔塔肢預(yù)埋件上，各支撐架之間加設(shè)聯(lián)系撐增強(qiáng)整體穩(wěn)定性，在支撐架頂部設(shè)置墊梁及支撐梁，為后期澆筑倒角預(yù)留操作空間，支撐梁頂部設(shè)置主橫梁，主橫梁上鋪設(shè)321型單層貝雷梁及新制桁架作為主縱梁，主縱梁頂部鋪設(shè)模板系。結(jié)構(gòu)布置見圖1。
4支架施工流程
支架施工流程如下。澆筑主塔塔肢時設(shè)置預(yù)埋件
分塊吊裝焊接牛腿及支撐架吊裝焊接聯(lián)系撐吊裝焊接墊梁、支撐梁吊裝焊接主橫梁吊裝貝雷梁及新制桁架，架設(shè)貝雷及新制桁架聯(lián)系撐安裝橫向分配梁，搭設(shè)施工平臺及防護(hù)設(shè)施安裝模板系綁扎上橫梁鋼筋，鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力管道一次性澆筑上橫梁混凝土張拉預(yù)應(yīng)力自上而下依次拆除支架。
5 支架分析計算
5.1設(shè)計條件
5.2設(shè)計荷載
恒載。支架結(jié)構(gòu)自重；上橫梁重量；模板系荷載。
活載。施工荷載；風(fēng)荷載。
5.3工況分析
按最不利原則，主要考慮以下工況。
工況一。支架搭設(shè)完成。最大風(fēng)速條件下，支架安裝到位，還未澆筑混凝土。
工況二。澆注混凝土。施工風(fēng)速條件下，進(jìn)行混凝土澆注。
5.4計算模型
運(yùn)用MIDAS軟件對單幅支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模分析，整體模型見圖2。
5.5計算結(jié)果
5.5.1工況一
工況一支架主要結(jié)構(gòu)計算結(jié)果見表2。
5.5.2工況二
工況二支架主要結(jié)構(gòu)計算結(jié)果見表3。
5.5.3結(jié)果分析
根據(jù)工況一及工況二的計算結(jié)果，各構(gòu)件最不利結(jié)果如下。
計算結(jié)果表明，支架主要構(gòu)件強(qiáng)度均能滿足設(shè)計及規(guī)范要求。
6實(shí)施情況
泉州灣跨海大橋項目部于2013年11月開始搭設(shè)上橫梁支架，按照施工流程搭設(shè)完支架結(jié)構(gòu)后，對該支架體系進(jìn)行驗收，驗收合格后分幅一次性澆筑單幅上橫梁，整個施工過程安全平穩(wěn)，避開了臺風(fēng)期，降低了施工風(fēng)險�，F(xiàn)場支架搭設(shè)施工圖見圖3。
7結(jié)語
對牛腿支架結(jié)構(gòu)的分析計算結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計及規(guī)范要求，施工現(xiàn)場采用其支架結(jié)構(gòu)完成上橫梁澆筑，驗證了其安全可行性。采用該牛腿支架結(jié)構(gòu)施工，縮短了施工周期，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益，可為類似工程提供借鑒。
