14、山岭重丘地区刚构箱梁现浇段无落地支架施工 贺友平

山岭重丘地区刚构箱梁现浇段

无落地支架施工

奉云高速公路B21项目经理部 贺友平

摘 要：本文结合奉云高速公路构壁溪大桥连续刚构箱梁悬臂现浇段施工，介绍山岭重丘地区悬臂现浇

段施工的方法及特点

关键词：刚构箱梁 现浇段 无支架 施工

1 工程概况

重庆奉云高速公路构壁溪大桥主桥为77m+140m+77m连续刚构箱梁，主墩为双薄壁空心墩，墩身高度52m，0块梁高8.5m，顶板宽12.25m、底板宽7m。过渡墩为实心方柱墩，平面尺寸为2.5m×7.0m，墩身高度47.6m。边跨现浇段箱梁长6m，边跨合拢段长2m，箱梁高度3m。边跨现浇段混凝土重269.8T/ 101.8m。边跨合拢段混凝土重52.7T。连续刚构箱梁断面尺寸如下图：构壁溪大桥主桥箱梁边跨现浇段、边跨合拢段断面尺寸图（一）（二）

1225#

3

1225282875751875752828757518757519030019030019050×303050×30301818700700

80构避溪大桥主桥箱梁边跨合拢优断面尺寸 图（一） 构壁溪大桥主桥箱梁边跨合拢段断面尺寸图(一) 80808020080构壁溪大桥主桥箱梁边跨合拢段断面尺寸图(一)25×25200300300808025×2512070012080本图尺寸均以cm构壁溪大桥主桥箱梁边跨现浇段断面尺寸图(二)700本图尺寸均以cm构避溪大桥主桥箱梁边跨现浇段断面尺寸 图（二）

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构壁溪大桥主桥箱梁边跨现浇段断面尺寸图(二)

2 施工方法概述

连续刚构箱梁边跨现浇段施工传统施工方法有落地支架法、钢管立柱法等施工方法，构壁溪桥在山岭重丘地区，山坡陡峭、山体稳定性差，墩身较高，采用落地支架法在山岭重丘地区施工存在较大的安全风险，同时由于墩身较高，落地支架弹性变形量大，不足以保证边跨现浇段混凝土浇筑质量。采用钢管立柱法同样存在基础难以处理、机械安装作业困难等施工难题，由于山体的不稳定性，施工中同样存在较大的安全风险。两种传统的施工方法在山岭重丘地区都存在着较大的安全风险，同时工作量大，操作困难，从工程进度及经济的角度也不宜山岭重丘地区边跨现浇段的施工。构壁大桥边跨现浇段采用托架法施工，在过渡墩施工时，预墩托架预埋件及杆孔，如下图：构壁溪大桥边跨现浇段施工图（三）所示，利用过渡墩及刚构箱梁0号块托架作为承重平台进行边跨现浇段施工，在此基础上，边跨合拢段以悬浇箱梁及托架为支承点，采用吊架法施工。

165420300已浇筑刚构箱梁4052.7T169.28T99.80T120托架1886R1.100100180G＝148T承台构壁溪大桥边跨现浇段施工图(三)

3 托架法施工需要解决的主要难点问题

1、托架验算、施工安全控制。

2、在边跨现浇段及边跨合拢段混凝土浇筑过程中的墩身平衡与稳定。 3、由于山坡陡峭，无起重设备，托架的安装方法。 4、边跨合拢段施工裂缝控制。

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4 托架结构特点、刚度、强度、及稳定性验算

边跨现浇段托架采用0号块托架，托架加工焊接在工地加工厂进行，确保托架各部件的焊接质量。托架验算包括各杆件的强度、刚度、焊缝长度及稳定性验算。 4.1 托架结构

托架结构如托架结构示意图（四）所示，托架由平托梁、支撑梁、基座三部分组成。基座分为上基座和下基座两种。

精轧螺纹钢筋对拉螺杆180188120上基座平托架剪力销普通钢筋对拉螺杆下基座斜撑剪力销承台托架结构示意图(四)

托架结构特点：

4.1.1平托梁与支撑梁之间、平托梁与上基座之间、支撑梁与下基座之间通过剪力销铰接。上、下基座通过剪力销及对拉螺杆与墩身固结，使平托梁、支撑梁及墩身形成一个稳定的三角支架。

4.1.2上基座通过精轧螺纹钢筋拉杆与墩身固结，对精轧螺纹钢筋施加预应力，减小托架变形。在基座的下部设两根直径为75mm剪力销，通过剪力销支撑托架上部荷载压力。

4.1.3下基座通过普通对拉螺杆与墩身固结，在下基座的下部设两根直径为100mm剪力销，通过剪力销支撑梁对基座垂直方向的压力。

4.1.4托架结构简单、受力明确。

4.1.5通过调整上、下基座间的距离，可以使托架形成任意角度的三角形结构，以调

3

整平托梁的坡度，改变托架的几何形状。

4.1.6托架在加工厂加工制作与安装，能保证各部件的焊接质量，消除在高空焊接的质量及安全隐患。托架现场拼装好后进行安装,安装时安全、快捷、方便，有利于加快工程进度。

4.2托架强度、刚度及稳定性验算

为保证托架施工安全，托架各部件强度、刚度及稳定性进行安全验算，同时在施工过程中，在托架斜撑梁上安装应力传感器，对托架在现浇段、边跨合拢段混凝土浇筑过程中以及混度变化托架的应力进行全过程监控，确保施工安全。 4.2.1 施工荷载组合

如构壁桥边跨现浇段施工图（三）所示，根据托架的分配情况及箱梁结构形式，腹板底托架承受1/4顶板、底板及单侧腹板重量，占混凝土荷载的40%（677KN），腹板底托架受力最大。腹板底单组托架施工荷载如下：

4.2.1.1新浇混凝土荷载

G1?1892.8KN?0.4?757KN

4.2.1.2施工人员、材料、机具荷载：

施工人员、材料、机具荷载取 1.0KPa G2?4.2?1.75?1?7KN 4.2.1.3振捣荷载

振捣荷载取2.0MPa G3?4.2?1.75?2?15KN 4.2.1.4模板支架自重

G4?84KN

荷载组合 G?(G1?G2?G3?G4)?863KN 4.2.2 托架构件强度、刚度及稳定性验算: 4.2.2.1 托架平托梁受力分析及验算 (1)平托架受力状况如平托梁受力简图（五）

4

Xq=205.5KN/m150CRaA270RbB

平托梁受力简图(五)(2)受力计算 均布荷载:q?863KN?205.5KN/m

4.2m支点反力Ra 、Rb

q?la205.5?2.71.52(1?)2?(1?)?671.3KN2l22.7Rb?q(l?a)?Ra?205.5?(2.7?1.5)?671.3?191.8KN Ra?（3）、内力计算

a.最大弯矩：

1a212a22当x?l(1?)时，Mmax?ql(1?2)

2l8l即 x?11?2.7?1.5562?3.27m，Mmax??205.5?7.29?0.6912?89.41KN.m 28b.剪力计算：

CA段：QCA??qx， Qmax??qx??205.5?1.5??308KN AB段：CAB?Ra?q0x， Qmax?Ra?308?363KN （4）平托梁截性质:

3平托梁为I45b工字钢,??1.35cm A?111.40cm g?87.45kg/m

Ix?337.59cm Wx?1500.4cm3 Sx?887.1cm3

（5）平托梁强度验算:

5

4

amax?Mmax89.41??59.6MPa〈?a??140MPa（安全） WX1500.4（6）挠度验算: C点挠度:

qal3a2a3205.5?1.5?19.68fc?(4?2?3?3?1)?(1.23?0.514?1)?2.5mm

24EIll24?2.1?105?33759（满足施工要求）

按简支梁计算最大挠度fmax

fmax5ql45?147.9?2.74l???2.8mm??5mm（满足施工要求） 384EI384?2.1?105?33759600Qmax.SX363?887.1??71MPa?????85（安全） I?33789?1.35（7）剪力验算:

?max?结论:选择I45b工字钢作为平托梁：amax?59.6MPa??a?

fmax?2.8mm?l?5mm 600?max?70MPa?????85MPa

结论:选择I45b工字钢作为平托梁满足施工及安全要求 4.2.2.2 斜撑杆受力分析及验算

（1）斜撑杆受力状况如斜撑杆受力简图（六）,斜撑杆为两端铰接轴心受压杆件。

N=905KNN=905KN

（2）受力计算

斜撑杆受力简图（六） 经计算，斜撑杆轴心压力N?905KN

（3）斜撑杆截面性质：如斜撑杆件组合图（七）所示，斜撑杆为组合杆件，由2根

[36a槽钢通过钢板连接成组合杆件.中间加两块10mmA3钢板加强截面

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YY0连接钢板Z0=2.379.8斜撑杆件组合图(七) 斜撑杆件组合图（七） 斜撑杆件组合截面性质如下： Iy?8534cm4 A?205cm2 l0?404cm

（4）斜撑杆强度及稳定性验算:

iy?IyA?l4408534?68?100（满足要求） ?6.5cm ?y?0?iy6.5205N905KN??86MPa??a??140MPa 2?A0.65?205cm?y?68??1?0.63 a?结论: ?x?68?100 a?86MPa??a??140MPa强度及稳定性满足施工及安全要求

4.2.2.3 斜撑杆铰接销验算

斜撑杆铰接销为直径为100mm45号锰钢

(1)斜撑杆铰接销受力状况如斜撑杆铰接销受力简图(八)所示 (2)斜撑杆铰接销剪力计算: Q?227KN(3) 斜撑杆铰接销剪应力验算

P=905KN

?max?227KN?28.9MPa?????125MPa (安全) 278.5cm4.2.2.4 斜撑杆肢板强度算

肢板为双肢板,肢钢板厚度为30mm,单侧加15mm钢缀板,

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344斜撑杆铰接销受力简图(八)XX36肢板孔直径为100mm

(1) 斜撑杆肢板受力状况如斜撑杆肢板受力简图(九) (2) 斜撑杆肢板强度验算

P=905KN??2?905KN1810KN??164MPa?????210MPa

10cm?11cm110cm24.2.2.5 斜撑杆肢板焊缝长度计算

焊缝采用角接焊缝，焊缝高度8mm，焊缝总长度为lw

斜撑杆枝板受力简图(九)结论：斜撑杆肢板孔壁强度满足施工及安全要求

N?905KN he?5.66mm ffw?160MPa

lw?N905??100cm whe?ff5.66?160肢板焊缝总长度不短于100cm,每块肢板焊缝长度不短于80cm 4.2.2.6 基座肢板强度验算

基座肢板采用A3钢板,由一块厚度30mm及两块20mm钢板组成.两侧各加一块15mm

钢板作缀板。采用直径为100mm的销孔连接，销孔壁承压强度验算：

a?2?905?164MPa??a??210MPa

10?11通过验算，托架各杆件刚度、强度及稳定性满足施工及安全要求，同时，在每根斜

结论：满足施工及安全要求。

撑杆上安装一个应力传感器，对现浇段及边跨合拢段混凝土浇筑过程时行全过程监测，以保证施工全过程托架应力在容许应力范围内。为保证托架的安全与稳定，托架顶部横桥向分配梁与托架用U型卡固结，增强托架的整体稳定性。如施工图（三）所示，托架的另一端用精轧螺纹钢筋将托架的另一端悬吊于刚构箱梁上，以确保施工安全，精轧螺纹钢筋锁定时间应在现浇混凝土浇筑前一天刚构悬臂端最低点时锁定，以保证刚构箱在温度变化时对托架产生向上的附加力,根据刚构箱梁施工监控测量成果，在下午3-4点钟时锁定。

5 托架安装

受到地形条件的限制，起重设备无法进入过渡墩，同时过渡墩较高，现浇段托架安

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装是现浇段施工的难点，该工程托架安装采用过梁法安装。如边跨现浇段托架导梁法安法安装图。

120025工字钢导梁精轧螺纹钢筋锚固导梁已浇筑刚构箱梁800120180托架现浇段托架导梁法安装图(十) 5.1 导梁制作、安装

5.1.1 导梁制作

导梁用两根12m长25工字钢拼接而成，两根工字钢间距为10cm，两根工字钢通过钢板或型钢上、下横向连接，横向连接间距为100 cm。

5.1.2 导梁安装

采用卷扬机、手拉葫芦、滚杠、千斤顶、钢丝绳等工具将导梁安装就位。在安装过程中，为防止导梁前进过程中倾覆，在导梁后尾部施加配重，配重用梁体竖向预应力筋锚固。导梁就位后，在过渡墩墩顶用工字钢支垫，同时与过渡墩预埋件用型钢固结，用梁体竖向预应力筋锚固，使导梁水平、稳固。

5.2 托架安装

5.2.1安装剪力销及托架基座

导梁安装完成后，在导梁间铺设人工操作平台，以保证施工人员从悬浇箱梁至过渡墩以及安装托架时施工人员安全。安装吊篮，吊篮用钢丝绳悬吊在导梁下，作为安装剪力销、基座，对拉螺杆、托架时人工操作平台。先安装剪力销，然后过渡墩靠近悬浇箱梁一侧托架基座，在安装过程中，保证托架基座与剪力销之间的紧密接触，防止剪力销不受力或受力不均匀等情况发生。在剪力销及基座安装安成后，然后穿对拉螺杆，带上对拉螺杆螺帽，但不要拧紧螺帽，最后安装托架平托梁及斜撑杆。

托架安装前，将托架梁与斜撑杆一端通钢销铰结，同时用导链将另一端连接，调整好平托梁与斜撑的角度，以减小在安装托架时高空作业的工作量。先安装过渡墩靠近悬

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188浇箱梁一侧的托架，托架安装时，通过导梁、卷扬机将托架提升至安装高度，然后用导链调整托架位置，通过钢销与基座铰结，检查剪力销与基座接触情况，确保基座与剪力销接触紧密。

过渡墩靠近悬浇箱梁一侧托架安装完成后，将导梁与托架通过导链连接，防止在安装另一侧托架时导梁倾覆，保证施工安全。用同样的方法，安装另一侧基座、托架等构件。在托架安装完成后，检查剪力销与基座接触紧密后紧固对拉螺杆螺帽，完成托架安装。

6 边跨现浇段及边跨合拢段混凝土浇筑过程中的墩身平衡与稳定控制

如构壁溪大桥边跨现浇段施工图（三）所示，边跨现浇段在施工过程中，墩身处于一种大偏心受压状态，为保证边跨现浇段在施工过程中的平稳与稳定，在墩身的另一侧施加一个平衡重，平衡重如构壁溪大桥边跨现浇段施工图（三）所示，平衡重通过六根精轧螺纹钢筋在施工过程中施加。承台施工时预埋精轧螺纹钢筋，埋置深度为100cm，在现浇段施工过程中，将精轧螺纹钢筋接长至墩顶，通过托架顶部横梁锁定，然后利用千斤顶施加平衡重量。根据精轧螺纹钢筋的埋置位置及现浇段的重量，每根精轧螺纹钢筋施工平衡重量为300KN，锚固力不小于1800KN。

精轧螺纹钢筋锚固力验算。

锚固力为F F?h???D???? h?100cm D?32mm ????2MPa

F?100cm?3.14?32mm?2MPa?502KN?300KN(满足施工及安全要求)

经锚固试验每根精轧锚固力达到470KN。

7 边跨现浇段及边跨合拢段裂缝控制

边跨现浇段及边跨合拢段混土施工的特点，结合本工程，对边跨现浇段及边跨合拢段容易产生裂缝的特殊原因进行了分析，同时采取相应的技术措施。

7.1 边跨现浇段及边跨合拢段裂缝产生的原因

(1)混凝土浇筑过程中由于支架的不均匀沉降而产生的裂缝。 (2)混凝土浇筑完成后由于梁体内外温差的影响而产生的裂缝。 (3)温度变化而使新浇混凝土产生的附加应力。

7.2 防止边跨现浇段及边跨合拢段产生裂缝主要采取的技术措施

(1)对托架进行了预压，以消除托架的非弹性变形，以减小在混凝土浇筑过程中墩顶

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混凝土与托架顶混凝土的不均匀沉降，预压重量为混凝土重量的1.2倍。预压结果表明，托架的弹性变形即非弹性变形量均在10mm以内，满足施工要求。

（2）如构壁溪大桥边跨现浇段施工图（三）所示，在底模板与托架顶纵向分配梁之间每50cmm设置一道圆钢，使边跨现浇段及边跨合拢段能适应由于温度的变化而纵向移动，不致由于温度的变化而使新浇混凝土产生拉应力而使混凝土开裂。

（3）提高边跨合拢段混凝土强度，将混凝土强度提高一个等级，以保证混凝土的早期强度，同时，在混凝土中加入钢纤维，以提高混凝土的抗裂性能。

（4）严格控制劲性骨架的焊接质量、劲性骨架的锁定时间及混凝土的浇筑时间，根据监控测量成果，劲性骨架的锁定时间在夜间1-2点钟锁定为宜，劲性骨架锁定后，立即浇筑混凝土，做好混凝土的各项准备工作，使边跨合拢段混凝土浇筑在两小时内完成。

（5）严格控制好边跨现浇段两侧平衡重水箱中水的排放工作，根据混凝土浇筑速度排放水箱中的水，以保证边跨合拢段在混凝土浇筑过程中保持稳定状态，同时混凝土浇筑过程中，对合拢段两端梁顶标高时行全程测量，以确保边跨合拢段混凝土浇筑全过程处于稳定状态。

（6）混凝土浇筑完成后，加强箱梁内部通风，以降低箱内混凝土的混度，将混凝土内外温差不超过20℃以内。同时混凝土外的覆盖养护，延长混凝土拆模时间（七天后拆模）。

(7)混凝土达到张拉设计要求后及时间张拉。张拉完成后测量梁底标高，梁底脱离底模后拆除模板及托架。

8 实施效果

8.1一套托架所用钢材数量10391Kg，托架简捷、轻便。 8.2一套托架安装只需四天时间，安装时安全、快捷、方便。

8.3构壁大桥已完成合拢段的施工，效果良好，无裂缝出现,线型高度达到了预期目标。

总体效果：成功解决了施工过程中的技术问题、保证了施工安全、加快了施工进度，节省了投入，取得了较好的经济效益，积累了山岭重丘地区边跨现浇段无支架施工的经验。

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混凝土与托架顶混凝土的不均匀沉降，预压重量为混凝土重量的1.2倍。预压结果表明，托架的弹性变形即非弹性变形量均在10mm以内，满足施工要求。

（2）如构壁溪大桥边跨现浇段施工图（三）所示，在底模板与托架顶纵向分配梁之间每50cmm设置一道圆钢，使边跨现浇段及边跨合拢段能适应由于温度的变化而纵向移动，不致由于温度的变化而使新浇混凝土产生拉应力而使混凝土开裂。

（3）提高边跨合拢段混凝土强度，将混凝土强度提高一个等级，以保证混凝土的早期强度，同时，在混凝土中加入钢纤维，以提高混凝土的抗裂性能。

（4）严格控制劲性骨架的焊接质量、劲性骨架的锁定时间及混凝土的浇筑时间，根据监控测量成果，劲性骨架的锁定时间在夜间1-2点钟锁定为宜，劲性骨架锁定后，立即浇筑混凝土，做好混凝土的各项准备工作，使边跨合拢段混凝土浇筑在两小时内完成。

（5）严格控制好边跨现浇段两侧平衡重水箱中水的排放工作，根据混凝土浇筑速度排放水箱中的水，以保证边跨合拢段在混凝土浇筑过程中保持稳定状态，同时混凝土浇筑过程中，对合拢段两端梁顶标高时行全程测量，以确保边跨合拢段混凝土浇筑全过程处于稳定状态。

（6）混凝土浇筑完成后，加强箱梁内部通风，以降低箱内混凝土的混度，将混凝土内外温差不超过20℃以内。同时混凝土外的覆盖养护，延长混凝土拆模时间（七天后拆模）。

(7)混凝土达到张拉设计要求后及时间张拉。张拉完成后测量梁底标高，梁底脱离底模后拆除模板及托架。

8 实施效果

8.1一套托架所用钢材数量10391Kg，托架简捷、轻便。 8.2一套托架安装只需四天时间，安装时安全、快捷、方便。

8.3构壁大桥已完成合拢段的施工，效果良好，无裂缝出现,线型高度达到了预期目标。

总体效果：成功解决了施工过程中的技术问题、保证了施工安全、加快了施工进度，节省了投入，取得了较好的经济效益，积累了山岭重丘地区边跨现浇段无支架施工的经验。

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