京杭大运河连续梁拱0#块施工

【摘 要】主桥采用（65+114+65）m单线预应力混凝土连续梁拱结构。0#块长17m，全部位于京杭大运河中，中支点梁高6m，0#块上拱脚高度为4.8m，主要介绍京杭运河特大桥主桥0#块施工情况，着重0#块支架的设计和施工方法，为以后的超长、超高0#块施工提供借鉴。

【关键词】连续梁拱；0#块；超长超高；施工

1 工程简况

宁启铁路复线在扬州市维扬区槐泗镇跨越京杭大运河，新建桥梁为单线，主跨采用65+114+65m预应力混凝土连续梁拱跨越京杭大运河。本桥连续梁为单箱单室直腹板、变高度、变截面结构，施工工艺为：先梁后拱，连续梁采用挂篮悬臂对称浇注，待梁体完成后，在梁体上搭设支架，拼装拱肋。中支点处梁高6.0m，直线段梁高3.5m，梁底下缘按二次抛物线变换。箱梁顶宽8.5m，中支点处局部顶宽10.2m，底宽6.1m。顶板厚度除梁端为60cm及中墩处为80cm外均为40cm，底板厚度35～100cm，腹板厚度一般为40～60～90cm，由跨中到支点按折线变化，中支点处腹板厚度为90cm，对应拱脚处腹板局部向外加厚105cm。本连续梁在中跨上方设拱，跨中拱中心距桥面高度为21.3m，拱轴线采用二次抛物线，计算跨度为114m，矢高为22.8m，矢跨比为1/5。拱脚宽度为1.5m，高度为4.8m，拱脚横桥向净距为5.2m。

2 0#块施工工艺技术

京杭大运河特大桥（65+114+65）m连续梁拱0#块采用钢管支架现浇法施工。0#块和拱脚混凝土分两次浇筑，拱脚混凝土在0#块浇注时，浇注4.4m高，其余部分待拱安装完毕后浇注。

3 0#块支架体系

本连续梁纵向中心线与主桥墩横向中心线垂直，由于0#块长度17m，比主墩承台（承台纵向长度为10.4m）长。因此，除了在主墩承台上布设钢管支架外，还需在河道内插打钢管桩，利用承台上布设的钢管桩及河道内插打的钢管桩共同作为0#块的支架受力体系；钢管桩型号为Ф529×8mm，承台上单侧搭设两排钢管桩，每排4根，共计8根，其长度为14m。河道内单侧布设一排钢管桩，共5根，其长度为20m。单个0#块共布置钢管柱26根。

图1 0#块支架布置图

4 支架搭设

支架包括钢管桩、横梁、落架设备、纵梁和分配梁。

首先将离墩身最近的一排钢管桩与墩身内预埋的钢板焊接成整体，然后用E10槽钢将相邻钢管桩纵、横向连接成整体，保证整个支架体系的稳定性（均为两道剪刀撑），并利用墩身上的拉杆螺栓洞，对穿Φ25精扎螺纹钢，将钢管桩与墩身连接，形成整体，增加稳定性，每侧2根精扎螺纹钢，这样保证了支架整体可以承受水平力。

钢管桩上设置双拼I40a横梁；横梁顶安装落架设备，落架设备采用钢楔块；其上在设置纵梁，纵梁采用5组321军用贝雷梁（45#支撑架），间距分别为170cm和195cm，贝雷梁与工字钢盖梁采用槽钢焊接门架固定；纵梁上横向铺设I25a工字钢做分配梁，间距75cm；I25a工字钢横向分配梁上纵向铺设I10a工字钢，间距为20cm和30cm；在I10a工字钢中间铺设10*10cm方木，用于固定竹胶板，竹胶板采用厚15mm的标准竹胶板。支架布置图见上图1。

根据钢管支架布置图知， 第1、6排钢管桩位于河道内，第2、3、4、5排钢管位置主墩承台上，为了防止混凝土浇筑时第1、6排钢管桩沉降较大，采取在0#块支架底模铺好后，支架体系堆载预压前，对第1、6排钢管桩进行单独、集中加载预压的方法，来消除其受力时的沉降，保证支架体系预压时支架的整体性，施工过程中，河道内的钢管桩在集中预压后，沉降量为1cm左右，对标高进行调整后，再进行支架整体预压。预压材料采用砂袋，堆载重量仅考虑墩柱外梁体混凝土重量，按照墩柱外梁体混凝土重量的1.3倍实施预压，预压重量为746.8t*1.3=970t，预压后，沉降量在5mm左右。

5 贝雷梁强度及刚度验算

五组贝雷梁中可易知中间一组贝雷梁受力最小，现取其余两组贝雷梁计算荷载（四组贝雷梁两两对称）。

5.1 梁体腹板处贝雷梁弯矩和剪力计算

（1）荷载取值：

墩身边缘处箱梁砼：gk1=（（5.958+4.4）×（0.9-0.525））×26=101kN/m

0#块端头处箱梁砼：gk2=（（0.9-0.525）×（5.196+0.722）×26=57.7kN

墩身边缘腹板加厚处砼：gk11=（（5.958+4.4-1.055/2）×1.05）×26=268kN/m

距0#块端头1.3m腹板加厚处砼：gk21=0kN

竹胶板自重标准值：gk3=0.2KN/m2

方木取gk4=6.0 kN/m3×4×0.1×0.1×1=0.24kN/m2

I10工字钢取gk5=0.1125kN/m3×1×4=0.45kN/m2

I25工字钢取gk6=0.3808kN/m3×0.75×1=0.29kN/m2

贝雷梁取gk7=3.3×2/3=2.2kN/m

模板取gk8=8kN/m

施工人员及机械设备均布活荷载：qk1=2.5kN/m2

振捣砼时产生的活荷载：qk2=2.0kN/m2

（2）作用在一组贝雷梁上的均布荷载：

q1 =101+2.2+8+ （0.2+0.24+0.45+0.29+2.5+2） ×（1.95-0.525）=119.3KN/m

q11 =268KN/m

q2 =57.7+2.2+8+ （0.2+0.24+0.45+0.29+2.5+2） ×（1.95-0.525）=76KN/m

q21 =0KN/m

5.2 梁体底板处贝雷梁弯矩和剪力计算

（1）荷载取值：

墩身边缘处箱梁砼：gk1=（5.958×0.525+（0.8+1）×1.3+0.075×4.4+（0.3×0.6+0.3×0.9）/2）×26=156.6kN/m

0#块端头处箱梁砼gk2=（5.196×0.525+（0.4+0.723）×1.3+（0.3×0.6+0.3×0.9）/2）×26=114.7kN

（2）其余受力同上，作用在一组贝雷梁上的均布荷载：

q1 =156.6+2.2+ （0.2+0.18+0.34+0.29+2.5+2） ×（1.3+0.525）=169KN/m

q2 =114.7+2.2+ （0.2+0.18+0.34+0.29+2.5+2） ×（1.3+0.525）=121.5KN/m

5.3 单层双排不加强321贝雷的有关参数：

[M0]=1576.4KN・m，[Q0]=490.5KN，I=500994.4cm4

5.4 贝雷梁强度验算

采用结构力学求解器对贝雷梁受力进行计算，可得贝雷梁受力如下：

贝雷梁最大剪力为337.31KN，最大弯矩为218.28KN.m，贝雷梁的最大挠度位于最外侧的两根钢管桩靠近跨中处，最大变形为3.3mm

按1.3安全系数考虑（因采用1.3倍预压，故按照公式计算受力偏小）：

Q=337.31×1.3=438.5KN< [Q0]=490.5KN

M=218.28×1.3=283.76KN・m< [M0]=1576.4KN・m

贝雷梁的强度满足要求。

f允=[L/400]= 4.35/400=10.88mm>3.3mm

贝雷梁的刚度满足要求

6 拱脚安装

拱脚运至施工现场后，采用50t 履带吊直接吊装至19#、20#墩处0#块上，吊点采用钢构厂出厂时的吊装吊点。拱脚安装采用桥墩纵横轴线控制位置， 预先放出19#、20#桥墩的纵横轴线护桩，安装时，采用1台全站仪观测指挥安装。拱脚安装偏差控制：同端两拱脚底面高程允许偏差±2mm ，同片拱脚纵轴线允许偏差不大于5mm，两端拱脚横轴线间距 （ 桥梁跨度）偏差 ±5 mm。

7 砼的浇筑

实际浇筑时底板浇注时间约3个小时，腹板浇注约16个小时，顶板浇注约4个小时，拱脚浇注约5个小时（顶板浇筑完后停2个小时）

砼浇注顺序为先浇筑悬臂端后浇筑墩顶处，先施工箱梁底板砼和横隔板砼，必须保证前后对称浇注，横向先浇注倒角中间混凝土，接着浇筑底板倒角处1.0m范围内混凝土。底板浇注完后再浇注腹板砼，在腹板上方2m左右的内模上开天窗，每边2个，共计8个天窗，以便于腹板砼的振捣密实，待砼浇注到其高度时，将其封闭并加固好。腹板砼采用水平分层的方法浇筑。纵向应先浇筑墩顶两侧的混凝土，底板浇筑完后再浇筑横隔梁混凝土。最后浇注顶板混凝土，顶板混凝土用从一端向另端推进。

由于本0#块腹板最厚处达到1.95m，且有1.5m位于拱脚下方，振捣困难，故在腹板加厚处外模上加挂平板振动器（分4层布置每层9个，每个0#块共计72个），在浇筑时，砼浇注到相应的平板振动器作用范围时，由专人开启相应的平板振动器，以保证腹板加厚处砼的浇注质量。

8 结语

京杭大运河连续梁拱的0#块施工结束后，0#块的线型及标高符合规范要求，特别是0#块端头的标高控制很好，确保了整个连续梁的线型。

参考文献：

[1]薛新技.钢管混凝土拱桥的施工控制[J].铁道建筑资，2006（12）.

[2]陈宝春.钢管混凝土拱桥设计与施工[M].北京：人民交通出版社，2000.