悬索桥超过异形塔上横梁施工方案及支架设计

潘 东

(中铁建设集团有限公司,北京100131)

1 工程概况

云蒙大桥是京承联络线工程中的控制性节点工程，也是北京密云的地标建筑，全桥长744m，其中第二联主桥为独塔自锚式悬索桥，跨径组合为(35+135+165+35)m，桥面全宽36.6m，扁平钢箱梁结构。索塔采用种子造型索塔，分上塔柱与下塔柱，设置上、下横梁，索塔主要承受索力及主梁传递下的垂直荷载。塔身外观似一粒孕育希望的“种子”，总塔高126.5m(图1)。其横桥向内外轮廓分别为不同半径圆曲线组合而成，顶部开孔。顶部开孔的内轮廓是由一个多个圆曲线和一个圆相扣而成，下轮廓圆弧半径为18m。单肢塔柱，横断面为似梯形，其两侧轮廓由一段圆曲线组成。塔身不同位置横桥向塔柱宽度不同，表面径向曲线半径20m。塔柱截面为单箱单室预应力混凝土结构，横桥向外侧壁厚2.0m，内侧壁厚1.5m，顺桥向两侧壁厚1.2m，根部设5m实体过渡段。

塔顶横梁顶标高118.326m，距离塔底96.325m，梁高9.2m，为等高度矩形截面，顺桥向梁宽7.0m，单箱双室预应力混凝土结构。在主鞍座对应位置为实体混凝土，在塔中心设置1.5m宽的中隔板。横梁顶、底板厚1.5m，边腹板厚1.2m，中腹板厚1.0m。横梁外装饰板边缘为圆弧。

图1 主塔图

2 施工方案

本桥主塔上横梁具有横向跨度大、横梁截面尺寸大、距离支撑点承台或下横梁顶面高等特点，且因桥塔整体造型需求，上塔柱呈弧线形设计，常规支架搭设难以满足要求，基于以上特点可知满堂支架方案不适用与本桥主塔上横梁施工。经综合分析并结合相关工程经验，提出大型牛腿+贝雷梁+碗扣脚手架的复核支架施工方案。在上横梁支架的梁端设置牛腿，牛腿由I45工字钢焊接构成，横桥向每端设置5道。纵梁由贝雷梁组成，根据构造采取双层设计，横向每层布置38片，双层共布置76片。贝雷梁上碗口脚手架，在上横梁腹板位置间距为30cm，其余部位间距为60cm。具体方案布置如图2所示。

图2 上横梁施工支架

3 施工方案设计验算

3.1 设计荷载及受力分析

本桥主塔上横梁梁长l=1 358 cm，上横梁高h=920 cm，上横梁宽d=700 cm。混凝土实体体积约为V=584 m3，取混凝土密度ρ=2.6 t/ m3，则盖梁每1 m的重量为：

p0=A×ρ=1118 kN/m

(1)

根据相应规范，支架强度验算荷载组合包括：(1)新浇筑钢筋混凝土每1 m自重荷载N1=p0×1.2=1342 kN/m；(2)模板重量N2=45 kN/ m；(3)施工人员和施工设备荷载N3=3B=21 kN/m；(4)振捣混凝土时产生的荷载N4=2B=14 kN/ m；(5)倾倒混凝土时产生的冲击荷载N5=2B=14 kN/m；(6)其他可能不可预见的荷载N6=1B=14 kN/m；(7)脚手架荷载N7=20 kN/ m。由此可得支架强度验算荷载：

(2)

支架主体结构受力如图3所示。由此可知：

纵向贝雷梁的弯矩Mz=48459 kN·m

纵向贝雷梁的剪力Qz=9981 kN

牛腿上锚固点水平反力N=-7439 kN(拉力)

牛腿下锚固点竖向反力V=-14116 kN(向下)

牛腿杆件最大轴力P=14116 kN(压力)

(a)贝雷梁弯矩图(单位： kN· m)

(b)贝雷梁剪力图(单位：kN)

(c)牛腿轴力图(单位：kN)图3 上横梁支架受力图

3.2 牛腿验算

本桥主塔上横梁现浇段支架设计拟采用I 45工字钢牛腿，如图2所示。由图3可知：牛腿上锚固点水平反力N=-7439 kN(拉力)；牛腿下锚固点竖向反力V=-14116 kN(向下)；牛腿杆件最大轴力P=14116 kN(压力)。

3.3 贝雷梁验算

4 结论

本文在对云蒙大桥主塔上横梁特点进行分析的基础上，提出了大型牛腿+横向贝雷梁+碗扣脚手架的复合支架施工方案，并对各主要构件进行了受力分析及验算。工程实践表明该方案是可行的，可为同类工程施工提供参考。

[1] 周水兴，何兆益，邹毅松,等.路桥施工计算手册[M]. 人民交通出版社，2013

[2] JTG D62—2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]

[3] JTG D60—2004 公路桥涵设计通用规范[S]