凤凰三桥三角刚架之横梁吊架设计

凤凰三桥三角刚架之横梁吊架设计

郭俊雅

中铁广州局集团桥梁公司广东广州510800

摘要：广州市南沙区凤凰三桥全长510米，为中承式无推力提篮式钢箱系杆拱桥。主墩三角刚架的横梁及小纵梁砼浇注，采用吊架逐节现浇的施工方案。吊架主梁设计为加强型三排双层贝雷片共三组拼装成一整体，在两侧边主梁顶面铺设的滑道上按节段走行，模板及排架落于下平台上，下平台通过吊杆与吊架联结成一体。这一方案对于现浇支架不便搭设且空间受限的施工现场有一定的借鉴意义。

关键词：大跨度；贝雷梁；吊架；逐节现浇

1、工程概况

广州市南沙区凤凰三桥主桥桥跨布置为40+61+308+61+40m的中承式系杆拱桥，跨越下横沥水道，主桥全长510米。对于中承式钢箱系杆拱桥，主墩上方有一“Y型”三角刚架结构与上部钢箱拱连成一整体。这种结构的施工顺序为：首先施工主墩承台上2个“Y型”三角刚架混凝土，再施工上方的2条边主梁，使“Y型”结构成为三角形结构，然后施工两个三角形结构之间的大型横梁（前、中、后横梁），最后施工2条边主梁与3条大型横梁包围轮廓中间的小横梁、小纵梁及桥面板，形成完整的桥跨承重结构。

图1凤凰三桥主桥桥型图

主墩三角刚架及混凝土梁由主墩、前、后斜腿、边主梁、横梁、小纵梁、桥面板、前横梁、122#（125#）墩顶横梁、121#（126#）墩顶横梁及系杆索锚固件等结构组成，长度132.75m（长度组成40+61+31.75m），宽度50m，同时还包含拱肋钢混凝土结合段。

混凝土桥面宽50m，桥面有横梁、小纵梁，混凝土梁两边边主梁是单箱单室的箱梁结构。横梁最高3.5m，横梁位于主梁两箱之间，横梁横桥向长度36米，纵向浇注标准节段长为5米，靠近中横梁的节段长分别是5.25米和3.7米，共分22个节段；小纵梁位于顺桥向主梁上设置3道，梁高100cm，腹板厚30cm，间距8.75m。

2、施工方案比选

通过现场实地考察及对施工图的研究，对横梁及小纵梁砼浇注提出了三种施工方案进行比选。

1）现浇支架法：利用满堂支架现场分段浇注横梁、纵梁及桥面板，模板制作量比较大，不便于倒用，并且空间有限，场地有限，前后斜腿间场地不利于支架的搭设施工。

2）吊架施工法：已施工完成的边主梁为小横梁、小纵梁及桥面板现浇支架两端的支撑点，设计出一套可移动的移动吊架支撑系统。该吊架系统消耗临时辅助材料较少；省去了梁-柱支架或满堂支架的逐孔装拆和预压，降低施工费用，做到一次性投入，多次重复使用；可操作性强，能够方便的起升、下降、移动，施工安全；安装后施工期间不受地理环境的影响，不占用地面场地，模板制作量小，可加快进度。

3）挂篮法往往用于连续梁施工，不适合在两侧既有混凝土构筑物之间使用。

从经济性、安全性、合理性比选，主桥小横梁混凝土：采用一套可移动的吊架系统施工方案。

3、施工方案设计思路

吊架主梁采用加强型三排双层贝雷片共三组拼装成一整体，在两侧边主梁顶面铺的滑道上按节段走行，模板及排架落于下平台上，下平台通过吊杆与吊架联结。吊架先从中横梁开始向中跨，按⑧~（22）的次序依次浇注横梁及小纵梁；吊架空载走行过中横梁后，再从中横梁开始向边跨，按⑦~①的次序依次浇注横梁及小纵梁。

贝雷梁与上分配梁和支座均采用销接固定，后支座反扣于滑道上，走行时利用竖向千斤顶下放下平台及侧模排架，运用梁面水平千斤顶牵引系统，牵引贝雷梁吊架的整体前移，在下平台走行吊架末端安装钢丝绳与已浇梁顶面联结，以保证整个吊架走行过程中的稳定性。

4、三角刚架之横梁吊架主要结构受力

4.1计算工况：

横梁横断面下布置4道纵梁，砼荷载通过纵梁传至下分配梁，再通过吊杆传到上分配梁，最后通过主桁吊架传到边主梁上，主桁吊架与边主梁滑道设为支点约束。在施工过程中分几下三种工况进行受力计算

4.1.1、工况一：横梁浇注时吊架计算；

4.1.2、工况二：吊架下落3.5米，后吊杆解锚，安装下分配梁走行吊带，其顶部锚于已浇注梁顶面上；

4.1.3、工况三：吊架整体向前走行5米到下一节段现浇梁，走行吊带不动。

4.2计算荷载：最大节段小横梁及小纵梁的砼自重，节段模板及支架荷载，施工荷载

4.3、计算软件：计算软件采用sap2000有限元分析程序；

4.4、设计要点：

4.4.1、两边主梁外边线相距50米宽，贝雷梁吊架横向跨度36米，跨度大；

4.4.2、吊架整体走行时，吊杆体系及走行吊架的转换，解除部分前吊带，同时约束走行吊架；

4.4.3、吊架贝雷梁主桁走行时各组贝雷梁受力不均匀，距前移方向最远的支座受拉。

5、三角刚架之横梁吊架主要结构受力计算结果

5.1分别按三种工况加载，各工况建模进行计算，结果列表如下：其中变形值以吊架整体累计值，

表一9品贝雷片吊架计算结果表：（取受力最大的型钢列表如下）

5.2计算结果分析

型钢及吊带采用Q235钢，贝雷梁材质采用16Mn，取上述各工况中受力最不利荷载进行构件强度和刚度验算，结果满足规范要求。

5.3质量保证

5.3.1滑道预埋锚筋位置要准确，支座反扣于滑道上，为防止贝雷梁移位，在贝雷梁底端均穿特制两端车丝的φ30长螺栓与支座连接固定。

5.3.2整个吊架前后分别对称设置7组吊点，每组吊杆由φ2根32精轧螺纹钢组成，锚固于

上下分配梁，每个吊杆预张拉力最大32t，系统安全系数不小于1.5。

5.3.3吊架浇注砼后，下放过程中竖向千斤顶应同步，同时需保证任意两个千斤顶间异步差小于20mm。

5.3.4吊架在下放3.5米后，后吊杆解锚，安装下分配梁走行吊带，吊带顶部锚于已浇算梁顶面上，吊杆受力的转换过程中一定要保证吊架平台整体的稳定性。

5.3.5吊架下放后前移的过程中，靠近后支座的贝雷梁局部产生向上拉力，为防止上分配梁前倾，需将贝雷梁上加强弦杆与上分配梁采用特制两端车丝的φ30长螺栓固定。

5.3.6小横梁变形预拱度采用在模板排架的下纵梁上设置垫块来调节。

6、现场施工图片：

施工中的吊架

已施工完成的小横梁、小纵梁及桥面板：

7、结束语

据现场反馈，横梁与小纵梁的模板设计中侧模与底模的耳板转动不大灵变，有待改进；由于边主梁预应力筋在梁面露出一定高度，与吊架走行时相碰，需要在吊架支座处抄垫双HM588以抬高支座，便于在滑道上前移。改进后的贝雷梁吊架使用良好，变形控制与计算基本一致，施工质量与进度得到了肯定。中承式钢箱系杆拱桥三角刚架结构中小横梁、小纵梁及桥面板现浇施工移动吊架工法的应用，减少了大临设施钢材的使用，避免了处理桥址附近软弱基础、河道等不利施工因素，相比使用支架法，至少节省投入100万元。

参考文献：

[1]《广州市南沙区凤凰三桥施工图设计图》

[2]《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2015）

[3]《钢结构设计规范》（GB50017—2017）

[4]《装配式公路钢桥多用途使作手册》