混凝土箱梁悬臂现浇改支架现浇方案合理化分析

【摘要】某桥重建工程混凝现浇土箱梁由原设计悬臂现浇改为利用原有旧桥进行支架现浇，通过对现场实际施工条件的分析，以静载试验及钢管桩支架设计和受力计算来论述了桥面、水中钢管桩支架及桥面加固部分有足够的承载力满足支架现浇箱梁施工中传递的荷载 。

【关键词】旧桥；悬臂现浇；支架现浇；承载力

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

挂篮悬臂浇筑预应力混凝土箱梁往往使用在跨江河、铁路、高速公路等跨度较大，无法用常规大跨径预制梁或常规支架现浇梁解决的情况下使用，自然工程造价较高，且相比具有较大的危险性。在某桥重建工程中，充分利用旧桥桥面，提出了变挂篮悬臂浇筑方案为支架浇筑方案。下面对此方案进行合理化分析介绍。

一 、工程简介

本项目为某大桥重建工程，原桥通航净空严重不足，梁底多次被船舶碰撞，导致原桥存在严重的安全隐患，决定拆除原桥重建。新建主桥采用36m+60m+36m PC变截面斜腹板连续刚构，箱梁采用C50混凝土，单箱双室结构，箱梁纵向分块为4.97m（边跨尾段）+2.0m（边跨合拢段）+3*4.0m+2*3.5m（3+2个悬浇段）+20m（0#块）+2*3.5m+3*4.0m（3+2个现浇段）+1.0m（1/2中跨合拢段）。主墩为夹角75°的变截面V型薄壁墩，墩身采用矩形截面，截面宽度7.5m，厚度为1.5m，顶宽9.5m，厚度渐变为1.074m，与0#块衔接处设置半径R=1m和R=4.1275m的圆弧倒角与箱梁连接。墩身高度10m。水中承台，深水桩基础。

二 、总体思路

重建大桥原设计拆除原桥后重建新桥， 1#~5#块采用挂篮悬臂施工。根据现场调查发现，旧桥面在未封桥进场前一直处于通行状态，旧桥具有一定的承载力。只要通过对桥面检测，承载力大于上部箱梁及支架等的合力时，满足在桥面搭设支架现浇箱梁的承载力时是可以利用的，这样就节省悬浇法施工时挂篮拼装、预压、移架、拆除的时间，加快施工进度，而且能创造较好的经济效益。在维持箱梁1#~5#块混凝土施工块段、施工顺序和钢绞线张拉顺序不变的情况下，将箱梁1#~5#块采用满堂式支架现浇法代替悬浇法进行施工。7#、8#块按设计要求进行现浇段施工，合拢块（6#块）采用支架现浇法进行施工。

重建主桥跨过一通航繁忙的水道，该水道来往货船较多。为防止过往船只撞击旧桥及施工钢平台，确保悬臂现浇改支架现浇施工期间的桥梁主体施工安全，需向海事部门申请在现浇施工期间进行临时封航。

三、具体措施及施工方法

由于重建桥面宽度大于旧桥桥面宽度，因此该方案支架采用两种形式，一种是一部分（箱体）支承在旧桥上，一部分（悬臂部分）支承在钢管支架上；另一种箱体和悬臂部分整体支承在钢管桩支架(6、7号主墩位置)。

1、箱梁的水平投影面在尚未拆除的旧桥桥面时，直接利用旧桥桥面作为基础，在旧桥桥面上搭设碗扣式支架，铺设模板，安装钢筋和钢绞线，浇筑混凝土。

2、箱梁的水平投影面在已经拆除的旧桥位置时，在河床中打入钢管桩，并在钢管桩顶面架设纵向工字钢及横向工字钢，铺设脚手板，形成钢平台，在钢平台上搭设碗扣式支架，铺设模板，安装钢筋和钢绞线，浇筑混凝土。

3、箱梁两侧的悬臂板在旧桥外侧，施工时需搭设施工钢平台。先沿旧桥桥墩横断面方向在河床中打入焊接钢管在钢管顶沿纵向架设贝雷架纵梁，然后在贝雷架上架设横向工字钢，铺设脚手板，形成钢平台，在钢平台上搭设碗扣式支架，铺设模板，安装钢筋和钢绞线，浇筑悬臂板混凝土。

4、由于过渡墩立柱施工时局部破除了旧桥面及拆除了T梁梁肋，从而降低了桥面的承载力。在利用旧桥作为满堂支架的基础时采用贝雷梁对旧桥桥面进行加固。

5、0#块施工完成后，便可进行1#~5#块施工，1#~5#块采取搭设支架、依次逐块现浇的方法施工。先进行1#块施工，在旧桥桥面或钢平台上搭设1#块支架，对1#块支架进行预压，预压重为箱梁重量的110%，当24小时的沉降量小于2mm方可卸载，在1#块预压过程中进行2#块支架、模板施工。1#块预压卸载后马上进行2#块支架预压，依此类推进行3#块、4#块、5#块支架施工。

6、利用支架预压得出的数据设置支架模板的预拱度。

7、在1#块浇筑混凝土过程中进行2#块钢筋、模板施工。在1#块张拉钢绞线并压浆、封锚后拆除1#块箱梁支架，然后进行2#箱梁混凝土浇筑。

8、在2#箱梁混凝土施工过程中同时进行3#块钢筋、模板施工，依次类推完成3#块、4#块、5#块箱梁施工。

9、为减少施工过程对旧桥桥面及钢平台的压力，箱梁混凝土浇筑时间和同一平台上其它节块的支架预压时间必须错开，不得同时进行。

四、旧桥桥面承载力试验

1、施工期间最大荷载：由于重建桥梁箱梁1#~7#块中1#块单块混凝土体积最大，数量为56.87m3。1#块长度为3.5m，其中外侧悬臂板部分的体积为：3.5×(0.18＋0.5)÷2×3.75=4.46 m3。

扣除外侧悬臂板部分的体积后，1#块的体积为：56.87-4.46=52.41 m3。

选取最重的1#块箱梁重量为：52.41 m3×25kN/ m3=1310 kN。

根据箱梁支架计算书得支架的总重量为4228+1937=6162kg=61.62kN

模板、支架重量：4.275+5.76+2.4+61.62=74.06kN

考虑到连续施工的需要，取3个块段，1#块、2#块、3#块的模板、支架重量进行计算。由于1#块、2#块、3#块长度分别为3.5m、3.5m、4m，故2#块的模板、支架重量与1#块相同，3#块的模板、支架重量为4/3.5×74.0.6=84.64kN

考虑到连续施工的需要，在1#混凝土施工时2#钢筋已经施工，故取2#块的钢筋重量进行计算，2#钢筋重量为：18.16+65.08+3.30=86.54kN

箱梁重量对旧桥桥面产生的总荷载：

N=1310.25+74.06+74.06+84.64+86.54=1629.6kN。

2、公路桥梁检测站对旧桥T梁的承载力进行检测结果为旧桥每跨的承载力大于1500kN。

3、承载试验：旧桥桥面采用静载试验的方法来确定旧桥的实际承载力，堆载材料为河水。在桥面四周堆放砂袋，再中间铺设塑料彩条布，在桥面上形成一个尺寸为11m(纵)×14.0m(横)×1.22m(高)的围堰，用水泵从河中往围堰内抽水，保持水深不小于1.22m。则预压重量为：11×14×1.22×10=1878.8kN，为箱梁重量对旧桥桥面产生的总荷载的1.15倍。

选用旧桥第五孔右幅最不利跨中3.5m范围进行试验。围堰内侧铺设塑料彩条布以防漏水，再用水泵从河中往围堰和水箱内抽水。

预压时选取足够的观测点作为观测沉降的标准点，以保证测量数据的准确性。预压前在桥面上设2组观测点，每组6个点共12点，对旧桥进行逐级预压，在加载前及加载至50%、70%、80%、90%、95%、100%、100%持荷12小时，对旧桥变形情况进行严密观察与测量，结果累计沉降3~8mm，12点平均5.2mm，剔除最大和最小的各两点，8点平均5.3mm，变形在旧桥的弹性范围之内，经观察旧桥梁体外观没任何变化。观察和测量时监理单位旁站。经试验，认为静载试验结果满足箱梁支架施工要求。