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大跨度T构梁转体0#块支撑设计及施工技术

范文

董星智

摘要：以国内大跨度大角度最小曲线半径市政箱梁转体-南宁市亭洪路延长线上跨铁路立交2×80mT构转体桥为背景，介绍跨越高铁站场转体0#块支撑设计及施工技术。本桥设计纵坡3.5%，横坡2%，转体前平衡配重在大角度转体过程中易出现不平衡，可能造成双肢薄壁墩局部损伤，结合转体成功实践，简述箱梁0#块支撑系统设计、墩梁临时锁定，双肢薄壁墩钢支撑锁定等技术研究，将现浇支撑系统与锁定系统结合，增强转体过程安全储备，为类似工程提供技术参考。

Abstract： Based on the domestic large-span large-angle minimum curve radius municipal box girder swivel： Ningning Tinghong Road extension line cross-railway interchange 2×80mT structure swivel bridge as background， this paper introduces the design and construction technology of 0# block support across the high-speed railway station. The bridge has a longitudinal slope of 3.5% and a cross slope of 2%. The balance weight before the turning is prone to imbalance during the large-angle turning process， which may cause local damage to the thin-walled piers of the two limbs. Technical research on beam 0# block support system design， temporary locking of pier beam， steel support locking of double-limb thin-walled piers is expounded， the cast-in-place support system and locking system are combined to enhance the safety reserve of the turning process and provide technical reference for similar projects.

关键词：T构箱梁;转体施工;0#块钢支撑;双肢薄壁墩;临时锁定

Key words： T-box girder;swivel construction;0# block steel support;double-limbed thin-walled pier;temporary locking

中图分类号：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）20-0163-04

1 ?工程概况

1.1 工程简介

南宁市亭洪路延长线上跨铁路立交工程是南宁市的重点民生工程，斜交60°上跨南化高铁站，桥上布置双向六车道，两幅设计，桥全长595.02m。主桥左幅4#、右幅1#采用2-80m“T”形刚构箱梁转体跨越南化站5股道，单幅“T”构全长160m，桥面宽19.95m，箱梁底宽19.95m，桥面纵坡3.5%，横坡2%，单箱三室结构，右幅桥的一侧梁体位于半径260m圆曲线上，转体重量1.8万吨，左幅桥逆时针转体120°，右幅桥逆时针转体110°，T构梁端无合龙段转体后直接置于盖梁线位上。主桥转体平面位置及结构如图1、图2所示。

T构两端9#块梁高4m，墩顶0#块梁高8.5m，梁高变化由梁底采用二次抛物线形成，0#块顶板厚30cm，底板厚100cm，腹板厚80cm，0#块梁段设置横隔板，分9節段采用满堂支架现浇施工，0#长10.8m、1#块长8.6m，9#块10m，其余节段均为8m。T构主墩采用矩形双肢薄壁墩，横向宽度19.95m，纵向宽度1.2m，墩高8.5m，设上、下承台，中间1.9m间隙安装转体球铰装置，桩基础采用？准2.0钻孔灌注桩，桩长58m。

设计建模考虑成桥后平衡状态，1.2m宽双肢薄壁墩满足结构设计要求，实际大跨度大角度超重转体过程不平衡力矩会随角度及时间变化，转体前的平衡配重会出现偏差，为增强转体过程双肢薄壁墩安全储备，结合0#块支撑体系安全、快速、经济施工，施工中采用0#块现浇支撑系统与锁定系统相结合的技术创新，解决悬臂结构不平衡力矩对墩的影响，确保安全、平稳转体跨越高铁站。

1.2 T构箱梁0#块支撑设计及施工技术研究重点

①本桥0#块梁段重量达1892.6t，下承台顶至梁底距离16.4m，普通碗口支架无法满足刚度及稳定性要求，且满堂支架占满基坑内不利于对转体系统实时监控，不利于转体前对上下承台进行清理等准备工作，综上方案比选采用钢柱筒型钢平台上搭设碗口支架组合形式，上部碗口支架利于落架;

②主桥墩身设计双肢薄壁墩，墩宽1.2m，主桥转体重量1.8万吨，为抵抗主梁拆架过程中两端不平衡弯矩、转体过程中扭矩的影响，需要采取有效的临时固结措施，在梁体与上转盘之间设？准80cm厚2cm无缝钢管混凝土柱，就位后拆除;

③双肢薄壁墩中间间距4m，对应箱梁腹板采用“X”形刚支撑锁定两墩，增加刚度，确保转体过程整体稳定性，方便支架搭设及过程中对上承台监控量测。

2 ?T构箱梁0#块支撑体系设计

①钢管立柱采用？准630mm×10mm、？准800mm×20mm两种，？准800mm×20mm同时满足支撑及墩梁墩外临时锁定，支撑体系为跨越基坑设计范围含3.8m1#节段，悬臂两端对称布置。针对不同施工位置严格按照支撑设计方案进行安装，支撑检算书按规定进行专家评审及第三方监控单位核算，满足强度、刚度、稳定性要求。

②在主墩18.5m范围内采用型钢桁架和碗扣支架，型钢桁架坐落于钢管柱上，桥墩两侧各设3排钢管柱，第一排钢管柱与墩中心距离1.88m，钢管柱的横向步距为（3.4+4.24+4.65+4.25+3.4）m。其中，第一、二排钢管柱每排6根，采用？覫630×10mm的钢管，钢管横向间距为2.2m，钢管柱之间设横纵向加强支撑。

③第三排在上承台上沿横向布置4根？覫800×20mm钢管（钢混结构与梁体临时固结），钢管横向间距为（4.25+4.65+4.25）m，墩身外3.4m各布置一根630钢管柱;

④第四排设置在双肢薄壁墩中间，间距4m采用工字钢斜撑托架，距离墩边3.4m设置？准630×10mm钢管。钢管柱之间设横、纵向加强支撑，采用12槽钢斜向连接，与柱筒联结处焊接牢固，同时第三排钢管柱之间设横向加强支撑，加强支撑均采用？准219×4mm的钢管，钢管柱两端设20mm厚的钢板和加劲肋。

⑤下部基础形式：第一、二、三、四排钢管柱多数直接置于上、下转盘上，部分置于基坑支护冠梁上，施工混凝土时注意预埋地脚螺栓，其他设置在承台外需做条形基础，基础尺寸1.8m×1.8m×1.5m，地基满足地基承载力要求。

⑥钢管柱顶型钢平台承重纵梁采用双拼56b工字钢，横梁36b工字钢，平台上搭设碗口脚手架，底模纵梁采用10×10cm方木，横梁分配梁腹板位置采用12×15cm方木，其他底板空箱室位置采用10×15cm方木。底模板、内模采用2cm竹胶板，箱梁外模采用定型钢模板，定型钢模板下采用I20a工字钢支撑。

主桥0#块支撑体系设计布置图如图3、图4、图5所示。

3 ?T构箱梁0#塊支撑体系施工

3.1 墩外侧6m型钢架支架体系安装

3.1.1 立柱安装

支架采用30根63×1.0cm的钢管立柱对称布置在墩身两侧并平行于横桥向轴线。上承台上沿横向安装4根？准800×20mm的钢管（钢混结构与梁体临时固结），承台施工时，按照立柱布置位置预埋地脚螺栓，并完成钢筋混凝土立柱钢筋预埋的施工。钢管立设时准确测量出钢管的平面位置，并用全站仪进行复核，钢管立柱用全站仪控制垂直度，以保证结构受力。

钢管立柱间设置纵向、横向水平花架联杆，予以稳固，使整个竖向支撑形成一个稳定的格构式结构。

3.1.2 分配梁安装

第一、二、三排钢柱筒上纵梁采用双拼56b工字钢，纵梁端与墩身预埋钢板进行焊接，另一端搁置在钢管柱上，双拼工字钢间用？准20螺栓间距2m连接起来。

横梁采用墩两侧单36b工字钢，长度12m，安装间距60cm，为防止横梁侧向翻倒，使用U形螺栓防止两侧悬臂延伸段倾覆。

3.1.3 钢平台上碗口架安装

定型钢桁架模板下设间距为600mm的I20a横梁，横梁下设置1～1.8m碗口脚手架。

梁底板位置腹板处横向间距30cm设立杆，其他位置间距为60cm，纵向立杆间距为60cm。竖向步距为0.6m，顶层步距为0.3m，底部纵横杆距离地面高度不得超过30cm。支架搭设应确保所有支架垂直，支架纵、横向之间每隔6道用斜向剪刀撑进行连接，剪刀撑用钢管和直角扣件、转角扣件与支架牢整体固连接。竖向钢管底部设置厚度为2cm钢板或厚度为5cm硬质杂木支垫，顶部设置可调平顶托，顶托上设置10cm×12cm方木作为纵向分配梁，纵梁上设置中心间距为25cm的10cm×10cm方木作为支撑横梁。模板布置：采用122×244cm规格覆膜竹胶板，板厚2.0cm，竹胶板顺桥向、由桥梁中心线向两侧铺设，侧模采用定型模板，模板自带1.5m施工平台。内箱支架采用？准48mm扣件式钢管脚手架，布置大致按纵横向间距均为60cm，步距90-120cm进行，根据实际情况可适当调整。

3.2 墩间4m型钢架支架体系及钢支撑锁定

①斜撑托架主墩双肢薄壁墩间距4m采用斜撑托架（托架利用转体时薄壁墩间抗剪斜撑I56a工字钢）支撑，“又”形托架设计：顺桥方向主墩两侧各设4个“又”牛腿支架，设置位置为对应腹板下方，“×”斜撑采用单根56b工字钢，顶上采用双拼56b工字钢，斜撑中间加固钢平台，钢平台上中心位置安装？准63cm钢柱筒支撑顶上双拼56b工字钢，间距2cm。

每个牛腿是通过螺杆，通长预埋在1.2m墩身内外的6根？准32精轧螺纹钢及螺帽锚固在墩两侧，再与墩身两侧预埋钢板焊接在一起，预埋钢板尺寸56cm*36cm*20mm，实现了双肢薄壁墩形成临时锁定结构，增强了整体稳定性。

②分配梁安装。

采用36b工字钢作为支架横梁，每侧7根均匀布置，单根长度12m，间距60cm。横梁在纵梁上接触位置设置挡板和斜撑，防止横梁侧向翻倒，使用U形螺栓防止两侧悬臂延伸段倾覆。横梁与纵梁相交处用20mm钢板对工字钢腹板加强，间距10cm，加强范围大于纵梁宽度20cm。横梁上按间距30cm铺设10×10cm方木。

③模板安装。

底模采用2cm后竹胶板，侧模采用定型钢模板，在纵向上分三块，其中外侧对称两块浇筑完0#块后用于节段浇筑施工，内模采用竹胶板方木及型钢肋木加固，内模支撑采用脚手架。安装细部图如图6、图7。

4 ?后续施工工艺流程简介

T构箱梁0#块支撑体系施工完成后进行箱梁钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑等施工，1-9#块采用满堂支架碗口对称浇筑，箱梁完成后拆架后预留好墩梁结合的？准80cm钢管立柱和墩间“×”形刚支撑，平衡配重后进行转体，梁端就位至盖梁上最后进行顶落梁安装支座，主桥完成施工后拆除临时固结及墩间钢支撑。

5 ?实施效果检验

5.1 0#块箱梁施工阶段

①0#块所用？准630×10mm钢管柱、56b工字钢、36b工字钢、12槽钢是公司自有周转材料，约200吨，极大的提高公司物资的周转次数，减少了碗口支架搭设数量，节约成本，为项目创效;

②采用钢管立柱加型钢作为平台搭设碗口支架，安全可靠，支撑在承台上的钢管柱承受所有荷载，钢管柱具有承载力大，结构稳定，压缩量少，施工快速等特点，能够很好地适用于本桥的施工，浇筑完成0#块混凝土后整体沉降≤1cm，整体稳定性好。本桥上下承台中间安装转体球铰，实质是分开结构，在进行箱梁浇筑和拆架过程中要实时监控应力和位移测量，如采用满堂碗口支架，监控人员是无法进入到主桥墩范围进行监控，采用钢管平台方便监控和转体前的准备工作。

5.2 T构箱梁拆架阶段

本桥桥梁的跨度大，梁体重，无法一次性卸支架，拆架过程必须从桥悬臂端向桥中心对称同步拆架，在拆架过程中桥梁会出现悬臂端逐渐增长的情况，从而使得桥梁的弯矩逐渐增加，梁端最大下挠量为38.5cm，如果拆架不當很可能会使桥梁的结构产生失稳的现象，损伤薄壁墩。采用？准800×20mm无缝钢管柱在墩外墩梁临时固结、双肢墩间“X”形连接的技术改进，增强了薄壁墩的整体稳定性，相当于将薄壁墩做大做强。拆架中部分不平衡力矩通过钢管柱传至下承台上，确保160m满堂支架7天内安全平稳完成拆除，梁端下挠值与建模计算值一致。

5.3 T构箱梁转体阶段

①卸除砂箱，清理转体撑脚下部石英砂、三角撑铁块后，整个梁体处于自由状态，通过14组500吨千斤顶来回顶落上承台进行称重试验，称出梁体存在较大不平衡力矩。称重过程时间长，梁重、悬臂又长，梁体由静态到动态过程存在较大危险，通过采用墩梁固结确保了安全。

②正式转体过程中，转体牵引力为950kN小于设计160t（转动过程中所需牵引力：T2=2 f动GR/3D=1617kN=160t），实际转体至90°后球铰出现竖向位移，造成不平衡力矩随角度及时间变化，转体前的平衡配重会出现偏差，原来下挠量小的大里程端下降，下挠量大的小里程慢慢上升，转体就位后和平衡配重下挠数据相差30cm。大跨度大角度超重小半径梁体转体施工中不平衡力矩存在不确定性，需要增加双肢薄壁墩的安全储备，墩梁固结和双肢墩间锁定有效解决了不确定因素，确保转体平稳顺利。

6 ?结束语

南宁市亭洪路上跨铁路立交桥左、右幅主桥分别于2018年9月27日、2018年11月7日成功转体并精准就位，转体过程平稳有序，两侧梁端一次到达设计线位误差仅为12mm，亭洪立交桥主桥成功转体，创下多个全国第一。通过本项目大跨度T构梁转体0#块支撑设计及施工技术的实践，总结了一些技术创新和工艺总结值得在类似转体桥施工中广泛应用。

参考文献：

[1]周庆华.分节段支架现浇T形刚构转体桥施工控制及关键问题研究[D].武汉：武汉理工大学，2014.

[2]许惟国，何广汉.大跨度连续刚构桥墩梁结合部的试验研究[J].桥梁建设，2003（5）：1-4.

[3]中铁第四勘察设计院集团有限公司.铁路大跨度转体T构桥关键技术研究与实践[Z].2012.

[4]宁继康.2×116m大跨度连续T构转体施工技术[J].石家庄铁路技术学院学报，2011，10（1）：1-6.

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