大跨度变截面预应力箱梁施工技术探究

摘 要：文章介绍大跨度变截面预应力箱梁分段施工中，支架模板、混凝土浇筑以及预应力的施工技术。

关键词：支架设计;混凝土浇筑;预应力施工

中图分类号：U448.215 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）17-0139-02

1 工程概况

石鼓山人行廊桥工程位于石鼓山东侧横跨渭河，是一座人行景观桥。全长675.23 m，共分三联，第一联与第三联为引桥部分，第二联为主桥部分。其中引桥部分第一联为5×35 m预应力混凝土连续箱梁，第三联为32.5 m预应力混凝土简支箱梁，均采用单箱单室截面，梁高为1.8 m，底板宽度为4 m，桥面宽度为6.5 m。第二联主桥部分上部为43.13+5×78.63+29.7 m变截面预应力混凝土连续箱梁根部梁高4.5m，底板厚0.65 m；跨中梁高2.0 m，底板厚0.25 m，梁高和底板均按1.8次抛物线变化。

桥梁下部结构为柱式桥墩结构，引桥部分为独柱无盖梁，主桥部分为双柱加盖梁，基础采用钻孔灌注桩，桩顶设置承台。

第二联上部结构采用C55混凝土，纵向预应力钢束采用фs15.2，钢绞线标准强度fpk=1860 MPa，箱梁竖向预应力采用JL32高强度精轧螺纹钢，标准强度930 MPa，沿腹板双肢布置。

2 主桥箱梁支架设计

设计要求仅在施工梁段设支架支撑，该段钢束张拉后，即可以拆除该段支架。但考虑到梁体的稳定性，施工中我们采取墩梁临时固结措施，该跨梁体一旦合拢，临时固结即可拆除。基于此方案，我们对支架进行设计验算。由于主桥位于拦河坝实体处，支架基础条件优良，因此我们的支架验算不包括基础承载力验算。

2.1 荷载计算

由设计图纸中箱梁各段重量可以看出，0号块最大为219.84 t，1号块次之为154.01 t，但由于0号块段位于盖梁顶处，故不需要进行支架验算，我们取1号块段处的荷载值进行支架验算。

①箱梁荷载。1号块长6.5 m，重量154.01 t，取安全系数r=1.2，以全部重量的1.2倍作用于底板上计算单位面积的压力（只考虑底板，不考虑两侧翼缘板则更加安全）。F1=1 540.1×1.2/（4×6.5）=71.08 kN/m2。

②施工荷载：取F2=2.5 kN/m2。

③振捣混凝土产生的荷载：取F3=2.0 kN/m2。

④箱梁芯模：取F4=1.5 kN/m2。

⑤竹胶板：取F5=0.1 kN/m2。

⑥方木：取F6=7.5 kN/m3。

2.2 支架受力计算

在１号块处支架排距取0.6×0.6 m，步距取1.2 m，横梁为10×10 cm的方木，跨径为0.6 m，间距为0.6 m，纵梁为10×10 cm的方木，跨径为0.6 m，中对中间距为0.2 m。碗扣支架立杆设计承载力30 kN/根。

①立杆承重计算。每根立杆承受砼和模板以及施工荷载的重量为：N1=0.6×0.6×（71.08+2.5+2.0+1.5+0.1）=27.78 kN；纵梁施加在每根立杆重量：N2=0.6×3×0.1×0.1×7.5=0.135 kN；横梁施加在每根立杆重量：N3=0.6×0.1×0.1×7.5=0.045kN；每根立杆总承重：N=N1+N2+N3=27.78+0.135+0.045=27.96 kN

②支架稳定性验算。立杆长细比λ=L/i=1200/（0.25×■）=77。由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数φ=0.732，立杆截面积A=π×（242-20.52）=489mm2，由钢材容许应力表查得容许应力[σ]=145 MPa，则立杆轴向容许荷载[N]=[σ]×φ×A=145×0.732×489=51.9 kN>27.92 kN。所以，支架稳定性满足要求。

③构造措施。支架四周设剪刀撑，内部沿桥梁纵向每4排立杆搭设一排横向剪刀撑，横向剪刀撑间距不大于5 m。

3 主桥箱梁模板设计

从经济角度考虑，我们选择了竹胶板镜面板作为主桥箱梁模板。

3.1 底模组成

箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=15 mm，面板尺寸为1.2 m×2.4 m，面板直接钉在纵桥向的方木上，方木间距为200 mm，所以验算模板强度采用b=200 mm平面竹胶板。

①模板的力学性能及截面几何特性。弹性模量 E=0.1×105 MPa；截面惯性矩 I=bh3/12=20×1.53/12=5.625 cm4；截面抵抗矩 W=bh2/6=20×1.52/6=7.5cm4；截面积 A=20×1.5=30 cm2；容许拉应力 [σ]=11 MPa。

②模板受力计算。取1#块段的荷载组合进行受力计算：F=F1+F2+F3+F4=71.08+2.5+2.0+1.5=77.8kN/m2，q=F×b=77.8×0.2=15.56 kN/m，跨中最大弯矩M中=（qL2）/8 =15.56×0.22/8=0.0778 kN·m，弯矩拉应力σ=M中/W=0.0778×103/7.5=10.37MPa

0.4 mm，则f

综上所述，底模竹胶板受力满足要求。

3.2 外模结构

箱梁外侧模板固定在竖向100×100 mm方木上，由于主桥根部箱梁截面较高，腹板底部压力大，无法使用传统的反拉杆加斜支撑来顶紧箱梁腹板外模。为此我们采用了对拉杆，将箱梁腹板的外模与内模对拉，从而固定腹板外模，竖向方木的间距外模仍取20 cm，对拉杆直径为16 mm，间距为0.6×0.6 m，对拉杆承载力约为6 t/根，且外侧模承受的荷载小于底模，故其承载力也满足要求。箱梁翼缘板面板固定在横向50×100 mm方木上，方木间距为30 cm，箱梁腹板两侧支架升高后，将翼缘板面板顶紧。由于荷载较小，故可不进行承载力计算。