塔墩梁固结型斜拉桥0块施工支架的设计.doc

塔墩梁固结型斜拉桥0块施工支架的设计 　　摘要：作为箱梁施工的大型临时支撑结构，钢管桩支架的应用已经非常广泛。文章结合大连长山大桥0#块施工支架的工程实例，着重介绍塔墩梁固结型桥梁0#块施工支架的方案比选及结构设计。 　　关键词：塔墩梁固结型斜拉桥；钢管桩；支架设计；桥梁施工；现浇支架 　　中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）06-0079-03 　　1 工程概况 　　长山大桥工程位于大连长山县，连接黄海上的大长山岛与小长山岛。 　　长山大桥全长1790.0m，其桥跨布置为13×50+（140+260+140）+12×50m；主桥采用主跨（140+260+140）m的双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥，混凝土主梁梁宽23m，双柱式索塔，梁面以上塔高35m，墩身为双薄壁墩，钻孔桩群桩基础，桩径2.5m；引桥采用50m跨径预应力混凝土连续箱梁，下部结构采用倒花瓶型箱型桥墩，钻孔桩基础。 　　长山大桥四面临海，桥址处属暖温带半湿润季风气候，全年多雾多雨。附近经常受到热带风暴和台风的影响，历史上调查到的最大风速为30.7m/s。桥段河床基本无覆盖层，地质单一，岩层多为中风化千枚岩，强度较高。 　　2 主墩0#块现浇支架的方案比选 　　2.1 0#块的结构特点和施工环境 　　长山大桥为塔墩梁固结体系矮塔斜拉桥，下塔柱为双薄壁墩，采用15×1.2m的矩形截面，高23.459m；0#块长18m，高8.245～9m，顶板厚0.27～0.6m，底板厚1.384～1.5m，腹板厚1m，底板宽7.6m，翼缘板宽5m。梁体与墩柱固结，高度渐变、内外倒角和线形曲折的设计，使0#块的结构形式较为复杂，如图1所示；混凝土为C55，方量约有1400方，浇筑混凝土采用两台地泵输送，属高空大体积混凝土作业，难度较大。 　　施工环境比较恶劣，属海上高空作业，交通运输限制较多；施工易受气候影响，在大风大雾天气必须停工；冬季冷冻期有两三个月，也会严重影响施工的进度和安排。 　　2.2 0#块现浇支架方案比选 　　鉴于长山大桥0#块结构形式的复杂多变和施工环境的恶劣情况，拟有两种支架方案：墩旁牛腿托架方案和钢管桩支架方案。施工方案图如下： 　　方案一为墩旁牛腿托架方案，如图2所示。该方案依靠薄壁墩中预埋的牛腿和钢管斜撑作为现浇支架整体的支撑，材料用量少，钢材总量约134t，经济性较高；但墩身牛腿会受到较大的剪力，安全性较差；另外，牛腿托架属高空无支架施工，难度较大。 　　方案二为钢管桩支架方案，如图3所示。该方案以承台为依托，采用钢管桩支架进行施工，施工方便，受力明确，钢管桩安装架立较简单，整体安全性较高。支架材料投入量多，钢材总量约380t，经济性较低，但项目部目前存有不少钢管桩旧料，旧料安全性能都符合要求，大部分可以正常倒用。此支架还可在墩身浇筑施工中用来辅助搭设施工平台。 　　从上述两个方案的比较可以看出，两种支架方案各有优缺点，但结合该项目具体情况，宜采用钢管桩支架方案。 　　3 钢管桩支架的设计与验算 　　3.1 钢管桩支架结构设计 　　钢管桩支架的总体布置如图3所示。 　　具体设计由28根Φ80cm、壁厚8mm钢管桩组成支撑系统，桩顶布置双排H588宽面型钢组成纵桥向分配梁，其上再布置双排H588宽面型钢组成横桥向分配梁，模板采用大面积钢模板，内支撑采用木模及钢管支撑，钢管桩之间用槽20型钢连接系连接，保证结构的整体稳定性。支架结构传力途径为：模板→桁架→型钢横梁→型钢纵梁→钢管立柱→承台→桩基。 　　图3 钢管桩支架方案 　　3.2 钢管桩支架特点 　　3.2.1 充分利用钢管桩和型钢梁的特性，整体性好，承载能力大，变形小。 　　3.2.2 通过在承台施工过程中，预埋环形钢板，形成钢管桩刚性支撑，为钢管桩竖立创造良好的条件。而型钢梁易于拼装，缩短了整个支架的安装时间，节约了工期。 　　3.2.3 墩身附着采用双槽20型钢，水平安装。竖向抗弯刚度较小，使附着可以随支架的压缩变形而变形，避免过大的竖向应力使构件破坏。附着主要用来抵抗由风荷载产生的水平位移。 　　3.3 钢管桩支架设计验算 　　3.3.1 支架工况。作为一个临时支撑结构，要确保施工期间的安全性和稳定性。0#块采用一次性浇筑，在设计时，充分考虑混凝土荷载、施工荷载及风荷载，并按以下工况进行验算：验算支架各部分包括模板、型钢梁和钢管桩的应力及整体稳定性；验算钢管桩支架的变形情况；验算墩身附着的应力及剪力。 　　3.3.2 钢管桩支架计算参数。 　　（1）混凝土容重标准值：q0=26kN/m3。 　　（2）模板及支架自重标准值： 　　侧模及支架自重：q1=4.0kN/m3；内模及支架自重：q2=2.