汉中西二环大桥现浇支架的设计与施工

　　摘 要：汉中西二环大桥横跨汉江，主桥预应力混凝土主梁分为0～4#段及合拢段(以跨中对称)以及两端钢箱叠合梁，长555m，宽40m，设计采用现浇支架方案，本文对现浇支架的设计与施工做简要介绍。

　　关键词：现浇支架 设计 施工

　　Abstract: Han Chinese and western road bridge across the river, prestressed concrete girder bridge into 0 ~ 4 # section and fold section (to cross the symmetrical) and ends steel box composite beams, 555 m long, wide 40 m, design USES cast-in-situ stents scheme, the paper on the site in support of design and construction are introduced briefly.

　　Keywords: cast-in-situ bracket design and construction

　　汉中西二环大桥位于汉中市汉台区汉江城区段，主桥结构为：25m(边跨自锚)+90m(悬索段)+2×162.5m(斜拉索区段)+25m=555m，桥面宽40m，主桥预应力混凝土主梁箱梁分成0号～4号段及合龙段(以跨中对称)以及两端钢箱叠合梁,箱梁为变高度预应力混凝土连续箱梁，箱梁高度从4m逐渐变化至2m。

　　西二环大桥是重大设计变更项目，如采用常规支架施工，必须考虑地基处理、支架组拼、防洪抗汛、汛期施工等，这样既费时又不经济，更不安全;再则施工图下来比较晚，工程变更量大，直接导致工期紧张和施工难度增加，因此本桥施工的关键点是主桥支架的设计与施工。

　　根据现场地理位置环境、地质条件和工期的要求，对全桥主桥预应力箱梁采用主河道基础内采用Φ1000mm钻孔灌注桩，其他采用插打Φ500mm预应力管桩，上面焊接螺旋钢管立柱及分配梁的支架施工方案。

　　1现浇支架方案

　　沿纵向架设贝雷梁，分0#段、1#段、2#段、3#段、4#段以及钢混结合段对称布置，对于0#段主要适用于3#～4#(8#～9#)间混凝土，混凝土下面依次铺设15mm竹胶板、纵桥向50×100mm枋木、横桥向100×120mm枋木、I20b分配梁，I20b分配梁上搭设Φ48×3mm钢管支架，支架纵桥向间距同I20b，I20分配梁在横隔墙下间距为30cm，在变底板变厚度范围下间距为60cm，最中间箱室底板下间距为90cm;承台上管桩采用Φ630×10mm钢管立柱，其余均采用先插打Φ500预应力砼管桩，焊接Φ480×10mm钢管立柱形式，桩顶分配梁采用2I45b，横桥向布置15组贝雷纵梁，其上设置I20横桥向分配梁。其余部分，混凝土下方布置枋木，枋木下直接布置I20b分配梁，横桥向布置贝雷纵梁，下面由Φ480mm×10mm、Φ630mm×10mm、Φ800mm×10mm、Φ500mm×10mm钢管立柱支撑。现浇支架整体布置如下图1所示：

　　1/2立面

　　1/2平面

　　图1 现浇支架整体布置

　　2现浇支架设计

　　2.1设计参数

　　2.1.1荷载取值：

　　箱梁砼自重: 26.25KN/m3 (考虑砼5%的不均匀性)

　　内模及内模支架重量: 2.0KN/m2

　　外模及外模支架重量: 3.5KN/m2

　　底模重量:1.0KN/m2

　　施工人员及小型机具重量: 2.5KN/m2

　　倾倒砼时产生的荷载：2.0KN/m2

　　2.1.2设计控制因素：

　　a、 挠度控制

　　跨中变形不得大于L/400，悬臂端变形不得大于L/200;

　　b、应力控制

　　Q235钢材弯曲应力不得大于215MPa，剪切应力不得大于100Mpa;

　　2.2地质水文特征：

　　2.2.1墩台地基土主要由第四系全新统冲洪积Q4al+pl圆砾和第四系上更新统湖积Q3l砾砂土组成，即地基主要以巨粒土和粗粒土为主。其组成主要为圆砾，内摩擦角32°，摩阻力120kPa，基本承载力380kPa。

　　2.2.2 2010年实测一般水位为503.4m，洪水位为509.5m;

　　一般冲刷2m，局部冲刷(钢板桩围堰阻水所致)10m;

　　一般流速1.5m/s，洪峰流速可达3.5m/s，20年一遇洪水流量5180m3/s，洪水位为508.06m。

　　2.3支架计算假设：

　　2.3.1按照箱梁截面计算出箱梁底部分配梁的分配荷载，并计算分配梁的强度及刚度。

　　2.3.2将钢管桩视为支点，承重梁及分配梁视为连续梁，计算承重梁及分配梁的强度、刚度及钢管桩支点反力，最后计算钢管桩的应力、变形及预应力管桩、钻孔灌注桩的承载力。

　　2.4计算内容：

　　钢管支架计算的内容主要包括：钢管支架结构的强度、刚度、整体稳定性和施工支架防漂流物撞击和洪水冲刷检算，以及地基承载力、模板支架的强度计算和整体抗风性稳定验算。防洪渡汛安全防护如下图2：

　　图2 西二环大桥防洪渡汛安全防护布置图

　　2.5计算结果：

　　经计算，支架钢管桩强度及整体稳定性满足设计要求，上部结构贝雷、型钢强度及整体稳定性及刚度满足要求。

　　在假定洪水位510m(5%设计概率)，水流3.5m/s，最大局部冲刷4m，水流方向与钻孔灌注桩系梁长度方向平行及设计地质条件等计算条件下，支架可以安全度汛。

　　3现浇支架施工的重点和难点

　　3.1预应力管桩施工

　　全桥除主辅河道采用钻孔灌注桩外，其他全部采用80型筒式柴油打桩机插打φ500×125mm预应力管桩施工。

　　打桩注意事项：a、整个打桩过程中，桩锤、桩帽和桩身应保持在同一直线上，桩身倾斜度<0.5%;b、桩头和桩帽之间应使用厚度不小于120mm的硬质木或其它合适的材料垫层，并需及时更换;c、桩帽和桩锤之间应使用厚度为150～200mm的坚纹硬木作垫层，桩帽内径应比桩外径大20～30mm;d接桩用焊条直径不小于4mm，焊缝连续饱满，焊接后桩应自然冷却至少8分钟再继续施打;e堆放管桩的地面应平实，堆放高度一般不宜超过二层。

　　为了确定桩的承载力及打桩参数(终锤贯入度)，确保桩基承载力满足设计要求，在使用过程中不发生沉降，预应力管桩施工之前进行试桩。

　　3.2钢管桩施工

　　钢管桩的连接施工是支架施工的重点和难点，由于施工环境恶劣、安全隐患多、施工中不可预见因素多、工期紧、任务重，因此在施工中一定要保证施工人员的安全，在安全得到保证的前提下，一定要保证施工质量。

　　钢管桩的存放形式和层数应安全可靠，避免产生纵向变形和局部压曲变形(堆放层数不得超过两层，超过两层时应采用定位架)。钢管桩在起吊、运输和堆存过程中应避免由于碰撞、摩擦等原因造成管端变形和损伤。钢管桩较长时，在运输及施打过程中宜采取多点起吊，以策安全。

　　钢管桩的焊接要保证焊接材料满足相关规范要求，并由专职电焊工进行施焊，焊缝质量必须满足行业标准要求。在施工中委派技术人员现场蹲点，对施工进行全过程监督、检查，所有参与施工的人员建立质量责任卡和质量跟踪卡，将质量责任落实到具体的技术人员和操作人员。施工质量的检查验收程序如下:施工现场操作人员自检→现场技术员进行监督检查→报质检部复检→报总经理部相关领导及部门组织相关人员进行专项检查。任何一道检查不合格，绝对不能转到下一工序。钢管联接未完成前，不得进行上部结构的铺设。钢管联接施工过程中，应及时进行钢管桩牛腿的放样及焊接，若由于钢管桩偏位造成牛腿的安装位置无法与设计位置吻合时，应采取措施进行加固。

　　3.3支架预压

　　由于现浇支架工程量巨大，且基本同时现浇施工，若全部预压，工程量巨大，影响工程进度。在保证支架安全的基础上，对支架取一试验段进行预压，试验段设置在管桩受力最大梁段处。由于桩基经过试桩检验，只要管桩入土深与终锤贯入度满足试桩要求，就能保证桩基础承载力。因此，预压试验段满足受力要求，其它梁段也能满足受力要求。

　　(1) 支架预压采用砂袋，预压荷载为箱梁自重150%。预压采用分级加载，共4次，第一次为总荷载的30%，持荷8h，第二次加至总荷载的70%，持荷8h;第三次加至90%，持荷8h;第四次加至100%，持荷12h。满载后观测期限为12h沉降不大于2mm。;

　　(2) 为准确计算各级荷载作用下的非弹性变形量与弹性变形量，要求分级卸荷，卸载系数与加载系数相同，即按加载逆序的吨位进行卸载，卸载按每8h卸载一级进行。

　　(3)支架沉降观测采用水准仪测量变形，测量时后视点取在相对影响小的位置，如承台或原基准点上。首先观测初始值，并分别标记，后面每次观测均以此标记为准，并记录观测位置结果与标记的差值。然后每次加载完成后观测一次，开始卸载前观测一次，然后每次卸载前观测一次，卸载完毕12h后再观测一次。对每处观测点分别取均值，根据观测结果，填写支架沉降观测表，并计算非弹性变形量与弹性变形量，作为支架体系预拱度设置的参考数据。

　　4 结束语

　　汉中西二环大桥由边跨自锚段+边跨悬索段+主跨斜拉段+简支梁段四种结构组合而成，集斜拉桥、悬索桥、钢混叠合梁桥、混凝土连续梁桥四种桥型为一身，造型独特，无论是桥型还是工艺都突破了传统的桥梁设计理念及施工工艺。实践证明，在多汛期、大落差、高流速、强冲刷的汉江里要安全、优质、高效的完成施工任务，必须要有高效率的管理和创新的精神。通过创新，我们合理设计汉中西二环大桥的现浇支架体系，保证了进度，在投入较少的基础上较好地解决了施工的难题，取得了较好的社会效益和经济效益。