不对称跨径连续刚构桥悬臂施工配重计算

摘要：以某条高速公路上一座悬臂法施工的72m+120m+72m不对称跨径连续刚构桥为背景，根据力矩平衡原则，计算了浇筑不对称段时中跨需要的配重重量，以保证悬臂法浇筑的安全与挠度变化在允许范围内。为同类桥梁施工提供参考。

关键词：连续刚构；不对称跨径；悬臂法；配重

1 悬臂施工概述

预应力混凝土桥施工一般采用悬臂施工。悬臂浇筑是在桥墩两侧逐段对称就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后张拉预应力混凝土钢筋，移动机具模板（挂篮）继续浇筑下一节段。在悬臂法施工过程中，要特别注意平衡浇筑。不对称跨径连续刚构桥如果仍然采用悬臂法施工的话，开始阶段进行各个墩的T构平衡施工，当施工到T构两端不平衡时，如果不采取相应的措施，不平衡力可能会造成已形成结构的倾覆。因此，这类不对称跨径连续刚构桥采用悬臂施工时，不平衡段的处理措施是该类桥能否成功修建的关键。

2 工程实例

某预应力混凝土变截面连续刚构桥主桥长264m，跨径布置为72m+120m+72m。每个T构有悬浇段13×2段，采用挂篮悬臂浇筑法对称施工，跨中侧13段，其编号为1#-13#段，长度为5×3.5m+8×4.5m。边跨侧15段，其编号为1#-13#段，15#-16#段，长度为5×3.5m+8×4.5m+2×3m.中跨合拢段长度2.0m，边跨合拢段2.0m；两岸边跨现浇段长5.0m。箱梁0号段长11m，每个“T”构纵桥向划分为平衡悬浇13个悬臂梁段，平衡施工的梁段数及梁段长度从根部至跨中分别为5×3.5m、8×4.5m，累计对称施工悬臂总长55.75m。悬臂浇注梁段最大控制重量为1号段171.1t，边跨多出B15号、B16号不对称梁段，单节长度3m，梁高2.8m，单节混凝土方量为27.4m3.悬浇施工时在中跨压重平衡。两岸边跨及中跨均采用挂篮悬臂浇筑法施工。挂篮设计自重为44.81t.挂篮模板重9.0吨。合拢段重量：18.3×2.6=47.58吨，15号段单节重量：27.4×2.6=71.24吨，16号段单节重量：27.4×2.6=71.24吨。

3 不对称段配重计算

不平衡段配重计算按照弯矩平衡公式，即：Fn’×Ln’=Fn×Ln 。

（1）边跨B15不对称段配重计算

①挂篮移动至边跨13#端配重计算

G挂篮B×L1=G配重1×L配重+ G挂篮Z×L2 G挂篮B=53.81t；G挂篮Z=53.81t；L1=55.75m；L2=53.5m；L配重=52.5m； 53.81×55.75=G配重1×52.5+53.81×53.5 G配重1=2.31t边跨侧挂篮在滑移过程中，在中跨52.5米处堆载配重钢绞线一件，若重量不足，不足部分采用其它零星材料补齐。

②浇筑B15号混凝土配重计算和配重施工方案

（G挂篮B+ G15砼）×L1=（G配重3+G配重1+G配重2）×L配重+ G挂篮Z×L2 G挂篮B=53.81t；G挂篮Z=53.81t；L1=55.75m；L2=53.5m；L配重=52.5m； G配重1=2.31t，G配重2=3.82t，；G15砼=27.4×2.5=68.5t （53.81+68.5）×55.75=（ G配重3+2.31+3.82）×52.5.5+53.81×53.5

G配重3=68.92t浇筑B15号段混凝土施工时在中跨12-13号梁段配重水箱注水压重平衡，注水速度根据68.92t/27.4m3=2.52t/m3，即每浇筑边跨B15号不对称梁段1m3混凝土时，在中跨12-13号梁段配重水箱同步注水2.52t来平衡。注水前在水箱模板上做好标记。混凝土浇筑完成，水池注水配重同步等量完成。此时的配重总量为75.05t。

③ B15号段张拉松模以后配重计算

B15号段浇筑混凝土时重量是作用在挂篮上，张拉和松模以后力臂会向前移，因此考虑此因素时的计算如下： G挂篮B×L1+ G15砼×L3=（G配重4+G配重1+ G配重2+G配重3）×L配重+ G挂篮Z×L2 G挂篮B=53.81t；G挂篮Z=53.81t；L1=55.75m；L2=53.5m；L配重=52.5m； L3=58.75m ，（G配重1+ G配重2+G配重3）=75.05t；G15砼=27.4×2.5=68.5t； 53.81×55.75+68.5×58.75=（G配重4+75.05）×52.5+53.81×53.5 G配重4=3.91t

在B15号节段张拉和松模以后向中跨配重水池注入3.91t水或者采用其它配重方式，保证平衡。配重总量达到78.96吨。

⑵边跨B16不对称段配重计算

①挂篮移动至边跨16号段端配重计算

G挂篮B×L1=G配重1×L配重+ G挂篮Z×L2 G挂篮B=53.81t；G挂篮Z=53.81t；L1=58.75m；L2=56.5m；L配重=52.5m； 53.81×58.75=G配重1×52.5+53.81×56.5 G配重1=2.31t边跨侧挂篮在滑移过程中，在中跨52.5米处堆载配重2.31t。

②浇筑B16号混凝土配重计算

（G挂篮B+ G15砼）×L1=（G配重3+G配重1+G配重2）×L配重+ G挂篮Z×L2 G挂篮B=53.81t；G挂篮Z=53.81t；L1=58.75m；L2=56.5m；L配重=52.5m； G配重1=2.31t，G配重2=3.04t，；G15砼=27.4×2.5=68.5t （53.81+68.5）×58.75=（ G配重3+2.31+4.04）×52.5.5+53.81×56.5

G配重3=72.63t浇筑B16号段混凝土施工时在中跨12-13号梁段配重水箱注水压重平衡，注水速度根据72.63t/27.4m3=2.65t/m3，即每浇筑边跨B15号不对称梁段1m3混凝土时，在中跨12-13号梁段配重水箱同步注水2.65t来平衡。注水前在水箱模板上做好标记。混凝土浇筑完成，水池注水配重同步等量完成。此时的配重总量为78.98t。

③ B16号段张拉松模以后配重计算

B16号段浇筑混凝土时重量是作用在挂篮上，张拉和松模以后力臂会向前移，因此考虑此因素时的计算如下： G挂篮B×L1+ G16砼×L3=（G配重4+G配重1+ G配重2+G配重3）×L配重+ G挂篮Z×L2 G挂篮B=53.81t；G挂篮Z=53.81t；L1=58.75m；L2=56.5m；L配重=52.5m； L3=61.75m ，（G配重1+ G配重2+G配重3）=78.98t；G16砼=27.4×2.5=68.5t； 53.81×58.75+68.5×61.75=（G配重4+78.98）×52.5+53.81×56.5 G配重4=3.90t

在B16号节段张拉和松模以后向中跨配重水池注入3.91t水或者采用其它配重方式，保证平衡。配重总量达到82.88t。

4 结论

边跨不对称段施工时采用在中跨配重的方法进行施工，使悬臂施工平衡进行，消除了桥墩两端的不平衡弯矩，保证了施工过程中的安全。说明该方法适合不对称跨径连续刚构桥悬臂施工，可以为类似桥梁提供参考。

参考文献：

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[2]马宝林.高墩大跨连续刚构桥[M].北京：人民交通出版社，2001.09

[3]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2000.

[4]JTJ041- 2000，公路桥涵施工技术规范[S].