广珠铁路西江特大桥0#块施工设计

摘要：本文介绍了广珠铁路西江特大桥主桥大跨连续刚构0#块施工设计的一些思路，为我国后续同类桥梁超大型0#块施工设计提供一些经验和参考。

关键词：0#块；托架；压重；施工设计

Abstract: This paper introduces the continuous rigid frame 0# some ideas of long-span bridge construction design of Xijiang bridge Guangzhou-Zhuhai railway, provide some experience and reference block design for the construction of similar bridges in our subsequent super 0#.

Keywords: 0#; bracket; weight; construction design

中图分类号：TG457.22文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

工程概述

广珠铁路西江特大桥主桥孔跨布置为（110+2×230+110）连续刚构拱。刚构部分箱梁为单箱双室截面，两边腹板为直腹板，腹板厚度分0.35m、0.50m、0.65m、1.0m四种；箱梁顶板宽度除中支点处受拱座影响加宽到16.8m外，其余均为13.2m，底板宽度为10.2m；拱部分为下承式钢管混凝土平行拱。主桥三主墩墩号分别为141#、142#、143#，全桥总体布置如图1所示：

图1 主桥总体布置图

本桥0#块分别对应三个主墩，0#块长23.0m，底宽13.7m，顶宽16.8m，141、143号墩0#块高14.1m，142号墩0#块高13.0m。141、143号墩0#块体积（不含拱座部分）为2446.2m3，142号墩0#块体积（不含拱座部分）为2534.2m3。141、142号墩0#块三维空间示意图如图2所示：

图2 142号墩0#块三维空间图

施工方案

本桥0#块的主要特点有：①规模宏大，0#块不含拱座部分有2500 m3左右；②0#块两侧悬臂浇筑长度为7m，施工难度极大；③0#块轮廓结构相对较异形，给模板及支架设计带来极大不便。

0#块常规施工方案有承台生根立支架施工或者墩身生根三角形托架施工。结合本桥0#块的特点，由于0#块底面距离承台面有30m左右，如采用承台生根立钢管支架施工，工程量相对较大，非常不经济。如果采用墩身生根三角形托架施工，由于0#块浇筑方量较大，对托架设计带来极大难度，且托架规模也相对较大。

参考国内外同类桥梁大型0#块施工工法并结合本桥0#块的特点，拟对本桥0#块采用墩身生根三角形托架施工，但是0#块混凝土需分次浇筑，以降低托架荷载规模，然后通过施加临时预应力充分利用第一次浇筑好的0#块混凝土支承第二次浇筑的混凝土荷载，最终完成整个0#块的施工。以142#墩0#块为例，第一次浇筑高度为7.0m，浇筑方量为1296.8 m3，第二次浇筑高度为6.0m，浇筑方量为1264.4m3，这样托架荷载可以减少一半左右，既可以降低托架工程量，又使得托架设计更安全可靠。

托架设计

三角形托架上部通过预应力精轧螺纹钢筋对拉住，根据计算需要单片三角形托架预拉4×35t=140t，下部通过销轴支撑在墩身预埋钢梁上。0#块单侧横桥向布置4片托架，托架间距布置为3.0m+2.8m+3.0m，沿桥梁中心线对称布置。托架顶布置钢楔块及分配梁，承担底模排架传递的荷载，托架布置如图3所示：

图3 托架施工布置图

3.1设计参数

钢筋砼容重：26kN/m3，砼超灌系数：1.05，振捣荷载：2.0kN/m2，施工人员和施工机具荷载：2.5kN/m2，Q235钢：E＝2.1×105 MPa[σ]＝170 MPa

3.2设计荷载

托架荷载包括外侧模排架作用的集中力，底模排架作用的集中力，施工人群荷载，托架自重等。

（1）顺桥向5排外侧模排架作用在托架上的集中力如表1所示：

表1 外侧模排架作用于托架的荷载表

（2）底模排架横桥向对称布置14排，作用在托架上的集中力如表2所示：

表2 底模排架作用于托架的荷载表

（3）托架操作平台作用有施工人群荷载，按4kN/m2考虑。

（4）托架自重，程序计算时按1.2倍系数考虑。

3.3计算模型

计算采用MIDAS/Civil软件，根据0#块托架实际结构特点，建模时托架各杆件及分配梁均按梁单元模拟；边界条件为托架上部精轧螺纹钢筋对拉点水平约束，下部销轴支撑点三个方向位移约束；排架作用于托架上的荷载均为节点荷载，人群荷载按面荷载加载。模型图如图4所示：

图4 托架计算分析模型

3.4计算结果

根据程序计算，托架顶部分配梁应力最大，最大应力为138.4MPa，三角形桁片最大应力为102.4MPa，托架强度均能满足容许要求。托架最大变形为15.2mm，主要分布在分配梁悬臂端，此处不影响0#块施工变形要求；托架桁片部分最大变形为6.0mm，变形相对较小，且可通过分配梁预抬高来调整托架顶部变形，使得0#块混凝土施工满足变形要求。

0#块第二次混凝土浇筑分析

0#块第一层混凝土施工完后，对其施加临时预应力，6-φ15.24钢绞线锚下张拉力103t，8-φ15.24钢绞线锚下张拉力137.4t，3-φ15.24钢绞线锚下张拉力51.5t，4-φ15.24钢绞线锚下张拉力68.7t。0#块第二次浇筑混凝土荷载仅考虑由第一次已浇筑好的混凝土来承担，不考虑托架共同受力。临时预应力布置如图5所示：

图5 0#块临时预应力布置图

如果不设置临时预应力，浇筑0#块第二层混凝土时，根据计算，第一层混凝土上缘将有1.13MPa拉应力；而施加临时预应力后，浇筑0#块第二层混凝土时，根据计算，第一层混凝土上缘将有0.28MPa拉应力。由此对比发现，施加临时预应力，可以有效降低0#块第一次浇筑混凝土的拉应力，更利于保证结构的安全及混凝土裂缝控制。

托架压重方案

由于该0＃块特别巨大，结构复杂，对现浇支架的要求高，为确保混凝土施工质量，需对0＃块托架进行模拟压重，以消除托架的非弹性变形，并测得弹性变形值，对理论计算的弹性变形值（底模预抬高值）进行修正。模拟压重按照托架承受混凝土重量的1.2倍进行，即单片三角形桁架需压重200t。

压重方案为上部设分配梁及锚箱，下部与承台及墩座上预埋件连接，通过顶拉精轧螺纹钢筋进行模拟压重。压重示意如图6所示：

图6 压重方案图

结束语

广珠铁路西江特大桥0#块施工分次浇筑方案及压重方案是切合实际的，结构设计合理，有效降低了施工成本，并为施工作业带来极大方便。通过本桥0#块施工设计的总结，可为今后同类桥梁大型0#块施工提供一定的参考。

参考文献：

《钢结构设计规范》（GB50017－2003）

《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB 10002.2-2005）

《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）

《路桥施工计算手册》 周水兴 何兆益 邹毅松 等编著