雁栖大桥主跨水中支架的施工应用

摘要：根据衡阳市雁栖大桥的工程特点确定了水中支架的方案，阐述了水中通航条件下大荷载作用下支架

的搭设施工方法，重点对河中主跨的军用拆装梁进行了验算，并对斜交钢桁架的接头空隙提出了处

理方法，为同类型大跨度钢筋混凝土拱桥工程提供了施工经验。

关键词：水中支架；临时墩；军用拆装梁；军用梁；空隙处理

1 工程概况

衡阳市雁栖大桥位于衡阳市西北部，南北横跨衡阳市蒸水河，南连石鼓区古汉大道，北接规划建设的雁栖湖综合开发区主干道畔湖路，北岸与西合铁路及蒸水北路平交后，主桥跨为单拱单跨105米整体钢筋混凝土结构，是一座湖南绝无仅有、全国也很少见的“钢筋混凝土下承式拱桥。

主跨拱桥的计算跨度为105米。采用整体式桥面，桥面宽27.5米，底宽21.4米。正桥主梁采用单箱五室整体式箱梁，箱梁顶板宽度为27.5米， 底板宽21.45米， 悬臂宽2.5米。桥梁中心线处高2.775米， 悬臂端部梁高2.5米。

2 施工方案的确定

按原设计技术交底的要求，蒸水河雁栖大桥桥址处属于七级航道，过往驳船准载50T以下，但实际上目前过往船只基本上是载重500~1000T的超重、超宽、超高的船。为保障工程施工安全及蒸水河中通航船只少受影响，保证砂石料船的利益，确保300吨以下的船只通过本水域临时航道，根据各相关职能部门的研究协调会，确定此方案，并按此通航要求作出水上临时墩及支架施工方案。

采用水中支墩、钢栈桥组合支架，水中支架工程是在雁栖大桥桥址处先修一座与雁栖大桥同长，宽30米、承载力不小于15000吨的钢栈桥，然后以钢栈桥作为施工平台按照先梁后拱顺序修建雁栖大桥，为保证施工期间蒸水河航道畅通，钢栈桥下的临时支墩需与拟建桥梁中心线斜交31°，为行船让道。

签于上述原因，组合支架既要满足通航、泄洪的要求，同时又要满足能提供不小于1500吨承载力的要求。因此确定支架形式为20米+32米+20米布置，其中32米跨为通航跨。主要受力临时墩采用Φ100cm的C25砼桩基础，考虑临时钢栈桥跨度较大，常规钢桁架皆不能满足施工要求，故采用军用拆装梁、军用64梁作为主要桁架构件。因此该支架工程耗资巨大，技术和施工也极具挑战性。

3 施工方法

3.1 临时墩施工

临时支架由临时墩和钢栈桥组成，主跨临时墩和边跨主要受力墩由钢护筒和深入持力层的钻孔灌注桩组成，钢护筒加长并灌注砼后成为钢管支柱。其余部分采用Φ660钢管桩。

整个主桥共设10排钢管墩柱，靠近两承台处，采用两排钢管支柱。为保证支柱的稳定性，平衡施工时支柱的水平推力，在浇筑砼承台时，靠近中间临时航道（中间临时跨）的两侧设4排钢管支柱，每侧二排为一组，一组26根，（其中大径桩17根），用I40型钢、I32工钢、[25a槽钢和钢板联成一共同受力的整体的钢平台，供放置承重桁架梁和砂箱。为保证临时支墩的承载力，根据蒸水河的现状，计划对主跨Φ120cm钢管支架的基础采用Φ100cm的C25砼桩基础，桩身入土深度平均为11.5，护筒采用Φ1200的钢护筒，并将C25砼灌至钢管顶部，按此方案，钢平台可承受施工时所发生的最大荷载。Φ660钢管桩采用振动沉桩施工，并在钢管内填砂，钢管顶部灌筑C15砼。

3.2钢桁梁架设

钢桁梁架设在临时支墩的钢平台上，共同组成横跨蒸水河的临时钢栈桥，宽30m，在钢栈桥上进行模板支架的施工，钢桁梁计划使用标准的64军用梁（用于两端跨）和军用拆装梁（用于河中主跨），见图1所示。

图1 钢桁梁支架搭设图

考虑到通航净高要求，同时经估算，在此荷载下，贝蕾片、军用梁难以达到30m跨的应力要求，主跨选用战备拆装梁来设计验算。根据拆装梁的结构、拼装要求，同时也是根据主梁为单箱五室的结构要求，拟选用11组（22片）桁架来作为承重梁，其材质为15MnTi。钢栈桥主跨采用制式军用战备拆装梁，因单件拆装梁重达60T（36m长），用一般浮吊和汽车吊难以吊装，如采用导梁法、架桥机法因作业占用箱梁顶面、延误工期不可行，若采用扒杆钓鱼法，则因安全性差，效率太低，延误工期，也不可行，经反复论证、对比，采用120吨浮吊直接吊装的施工方法。

钢栈桥两端安装64军用梁时，采用汽车吊配合施工，在岸上拼装成梁后，用50T汽车吊将64梁吊放在支墩和钢平台的钢支座上，并用螺栓固定，钢支座下底板用螺栓固定在砂箱的上顶面钢板上，调整砂箱内砂面高度，可控制高程，砂箱内装干细砂，并以沥青灌缝，防止进水。砂箱下设置支撑板，厚度为16mm。钢栈桥两端采用64军用梁时，近岸端架设在钢支架上。在64梁未覆盖的地方，采用Ф660钢管立柱和I40搭设支架补缺，在支架上铺设[18横梁再安装方木和模板。

3.3 拆装梁承载能力验算

主梁跨中除横梁位置外其余截面为等截面箱型结构。按临时支墩平面布置图得知：临时墩中间通航主跨为32米，两个边跨为20米。根据箱梁的断面形式以及各临时墩的跨度情况，本临时墩钢桩以及钢桩上拆装梁的结构受力均为32米跨来控制设计计算。

3.3.1 荷载计算

32米中间跨自重计算取值：系杆主梁Q1=62.4t/m，拱肋 Q2 =28t/m，拆装梁Q3=23.6 t/m，型钢分配梁Q4=3.2 t/m，拱肋现浇支架（含施工荷载）Q5=9.2 t/m。

桁高H=2.5m，跨中上弦杆的容许压力为6110KN，跨中下弦杆的容许拉力为6110KN，梁端斜杆的容许压力为1618KN。拱肋现浇时，其单片梁承受的荷载达到最大，其值为：q=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)/22=118/22=5.36t/m。取不均匀荷载分布系数为1.3.则单片梁承受的荷载为:5.36×1.3=6.97 t/m，单片梁总长为36米，其承受的总荷载F=6.4×36=231t，将总荷载等效地加到拆装梁的节点上，则每个节点承受的荷载为12.2t.

3.3.2 内力计算

采用用Midas/civil建立有限元计算模型如下:

图2 拆装梁的有限元模型

计算得出各杆件的轴力，拆装梁中控制设计的关键杆件为：跨中上弦杆（29），跨中下弦杆（30），梁端斜杆（7），各关键杆件所受的轴力为q29=4018.5KN，q30=4082.8KN，q7=1574.8 KN，均小于容许轴力，故拆装梁的强度满足要求。

刚度计算得：fmax=7.42cm

[f]=L/400=3200/400=8.0cm

由fmax[f]，故刚度也满足要求.

3.3.3 接头空隙处理

在钢栈桥搭设时，边跨64军用梁与军用拆装梁接头处，会出现错落的空隙，这是与河道斜交造成的，处理方法是在两端有支点处，采用小铁板墩补缺，用对口三角铁楔支垫调平铁板墩，卸荷时应先将对口楔敲掉。在无支点的缺口处，可采用在钢支架顶端平台上焊牛腿加支撑的方法，将空缺部分填满并调平。拆装梁放置在牛腿上的砂箱上，有些桩位偏移，牛腿可能也相应偏移，形成悬臂牛腿。对悬臂牛腿应认真施工，尤其是撑杆截面积和斜夹角要按图纸规定执行，撑杆下部一定要支撑在柱肩板上，应加竖支撑板。柱肩板厚度16mm，竖支撑板厚度16mm，包边焊。相应钢护筒的水平连接焊缝要可靠。斜撑杆必须焊接在柱肩板上，夹角≤30°。当悬臂长度≤100cm时，可使用［25作斜撑杆；当悬臂长度大于100cm时，采用［25×2作斜支撑，也可使用￠273×8钢管作斜撑。

在钢栈桥施工中，应由测量班认真测控，充分利用砂箱、支座和对口木楔的调整功能，将预拱度和斜交造成的高差找准，减少模板安装的调控量。当钢栈桥搭设完毕，经验收合格后，该临时支架完成，进入下一工序，即模板工程、钢筋工程和砼施工。

4 结语

针对雁栖大桥主跨现浇箱梁工程特点，并保证施工区域航道不受工程影响，采用水中临时钢支墩加钢栈桥组合支架形式，特别是本工程钢栈桥的架设采用了军用拆装梁和64梁，合理组织、精心施工，确保现浇段施工质量、桥梁线形，严格控制标高，保证了这座属于国内领先水平的衡阳市标志性工程的顺利完成。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。