马路口资水特大桥桥塔区梁段非落地墩旁支架施工技术研究

马路口资水特大桥桥塔区梁段非落地墩旁支架施工技术研究

柯长军，方杰

（武桥重工集团股份有限公司，湖北 武汉 430056）

摘要：

G59湖南省官庄至新化高速公路马路口资水特大桥跨越柘溪水库，主桥为双塔双索面半漂浮体系钢混组合梁斜拉桥。根据传统的主梁安装施工工法，需要在主塔下横梁处搭设落地支架，通过塔吊在落地支架上完成塔区梁段的安装，然后塔吊在已安装完成的梁段上安装桥面吊机，利用桥面吊机对称悬拼进行其他梁段的施工直至合龙。然而受地理位置制约，塔区环境复杂，落地支架安装困难，成本较高；并且主塔24吨塔吊的起重能力不满足塔区边主梁的吊装要求，因此塔区梁段的施工安装成了关键环节。结合主塔自身结构特点，研究了一种新型非落地墩旁支架，解决了塔区梁段施工的难题，该项目塔区梁段施工新工法成功应用对后期同类型桥梁安装具有指导意义。

关键词：塔区梁段安装；非落地墩旁支架、施工新工法、托架计算

收稿日期：

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1、工程背景

G59湖南省官庄至新化高速公路第七合同段位于安化县柘溪镇、马路镇及南金乡境内，其中马路口资水特大桥全长1187m，主桥为60m+160m+500m+160m+60m=940m钢混组合梁斜拉桥，主梁采用双边“工”字型边主梁结合混凝土桥面板的整体断面。

图1马路口资水特大桥布置图图2 6#主塔横断面图

6#主塔位于柘溪水库中，主塔下横梁上平面与承台面之间距离85m，主塔施工搭设施工平台，布置了两台塔吊，塔吊的最大起重量为24t。若采用常规落地支架安装0#区域钢梁及桥面吊机，安装困难、风险大。主桥索塔区0#梁段边主梁，长20.98m，长度分别为7.145m、13.835m，对应节段重量为23.3t、45t；横梁分3个节段（2×6.805m+12.58m）节段重量约为6.34t和12.1t；70t桥面吊机的最大部件为上转台，重19.2吨。主塔设有24吨塔吊，起重能力不满足塔区0#梁段的边主梁节段的吊装要求。

2、塔区梁段安装新工法

通过上述分析，受地理位置制约，传统的塔区梁段施工工法无法完成主桥的安装，需要研究新的塔区梁段施工工法，结合主塔自身结构特点，设计一种非落地墩旁支架，同时对塔吊起重能力、塔区梁段起重量以及桥面吊机各部件重量进行对比分析，得出先采用塔吊安装塔区0#梁段横梁、小纵梁和70t桥面吊机，再利用70t桥面吊机安装塔区0#梁段边主梁成整体，解决了塔吊起重能力不满足高塔索塔区梁段安装的难题。

2.1、 非落地墩旁支架设计

非落地墩旁支架与落地墩旁支架如下图：

图3 落地支架图图4马路口资水特大桥非落地支架图

非落地墩旁支架适用于墩身横梁高度大于30m，非落地墩旁支架与落地墩旁支架相比较，经济性和安全性都比落实支架优。采用非落地墩旁支架施工的局限性就是需在墩身横梁侧面和顶面设置预埋件，需要对主塔横梁的整体受力进行验算。

非落地墩旁支架由两部分组成，一部分为横梁及桥面吊机拼装支架；另一部分为边主梁拼装支架。其中，横梁及桥面吊机拼装支架由三角托架、立柱、分配梁等组成，用来支承0#梁段横梁、小纵梁以及桥面吊机的站位施工，在设计过程中考虑桥面吊机的站位关系及桥面吊机在施工作业荷载。边主梁拼装支架由三角托架、立柱、滑移梁、拉杆座、分配梁及垫座等组成，支架具备支撑及边主梁在支架上的滑移功能。

图5 塔区非落地墩旁支架平面图图6 横梁及桥面吊机拼装支架立面图

图7 边主梁支架正立面图

2.2、 塔区梁段非落地墩旁支架施工方案

2.2.1、横梁及小纵梁安装

0#梁段横梁及纵梁采用塔吊安装。先安装中部横梁节段，再吊装端部横梁节段与其对齐连接。相邻横梁安装完成后，按顺序安装小纵梁。横梁安装完成后，对其安装位置进行复核，必要时进行微调，检查合格后，对横梁进行临时限位和固定。

图8 塔区0#梁段横梁及小纵梁安装平面图      图9 塔区0#梁段横梁及小纵梁安装立面图

2.2.2首台70t桥面吊机安装

首台70t桥面吊机采用24t塔吊进行安装，其中最重的构件为上转台，重量为19.2t，吊幅约为18m，塔吊性能满足要求。按照桥面吊机的安装施工方案进行安装。

图10  70t桥面吊机安装示意图

2.2.3 塔区0#梁段边主梁安装

0#梁段边主梁节段直接采用桥面吊机吊装，放置在拼装支架顶部的分配梁垫座上；由于索塔区空间受限，桥面吊机将边主梁节段2吊装至支架上方，将其放置在滑移梁顶部的垫座上，利用拉杆将边主梁节段滑移至预定位置。

图11 塔区0#梁段边主梁节段安装示意图

2.2.4 塔区第二台桥面吊机安装

索塔区主梁、横梁及小纵梁安装完成后，再利用首台70t桥面吊机安装第二台桥面吊机，至此两台桥面吊机开始对称悬臂施工其他梁段直至全桥合龙。

图12 塔区两台桥面布置图

2.3 非落地墩旁支架受力分析

马路口资水特大桥墩旁支架代替传统的落地支架，结构新颖，使用便捷，需要对其结构进行论证，使之满足设计要求。

2.3.1 横梁及桥面吊机拼装支架系统论证

横梁及桥面吊机拼装支架采用Midas Civil 2020建立模型，托架底部为铰接结构，分配梁之间全部为铰接；计算模型如下：

图13 横梁及桥面吊机拼装支架模型图             图14 横梁及桥面吊机拼装支架组合应力图

 图15 横梁及桥面吊机拼装支架剪应力图图16 横梁及桥面吊机拼装支架位移图

分配梁组合应力为：，

剪应力为：，

分配梁最大竖向相对位移为，满足要求。

稳定性论证

托架轴力和弯矩如下图所示：

图17 横梁及桥面吊机拼装支架轴力图           图18 横梁及桥面吊机拼装支架弯矩图

经计算：斜杆拉力最不利荷载为：，，

按照规范计算其稳定计算应力：

轴力最大处计算：

经计算结构稳定满足设计要求。

预埋件论证

70t桅杆起重机反力最大荷载工况下的对支架的最大轴力按照177t进行计算。

                  图19 支架对墩身横梁反力图      

受拉预埋件的最大荷载荷载为：

由4根精轧螺纹钢筋承受，钢筋承载力计算如下：

拉剪预埋件计算 上斜腿为拉剪预埋件，荷载为：

fc：砼抗压强度设计值，砼为C55，fc=25.30MPa

fy：锚筋抗拉强度设计值，锚筋为HRB400，fy=300.00MPa

t：锚板厚度，t=20mm，d：锚筋直径，d=20mm， z：外层锚筋中心间距，z=100mm

αr：外层锚筋中心间距，锚筋分为四层，αr=0.85

αb：锚板的弯曲变形折减系数，αb=0.6+0.25t/d=0.850

αv：锚筋的受剪承载力系数，αv=(4.0-0.08d)sqrt(fc/fy)=0.697

As2=N/(0.8αbfy)+M/(0.4αrαbfyz)=2549.0mm2

所需锚筋总截面面积As=max(As1，As2)=5932.2

现配锚筋总截面面积As0=28πd2/4=12660mm2 >As,论证满足要求。

压剪预埋件计算  下斜腿为压剪预埋件，荷载为：

经验算：

，满足要求。

边主梁拼装支架及预埋件论证跟横梁及桥面吊机拼装支架方法相同，不再论述。

3 结语

本文针对主塔塔区环境复杂，落地支架安装困难，且主塔24吨塔吊的起重能力满足不了塔区边主梁的吊装要求，导致传统的塔区梁段施工工法无法满足主梁的施工要求；结合现场实际情况和主塔自身结构特点，研究一种新的塔区梁段施工新工法，即通过设计一种新型非落地墩旁支架代替传统的落地支架，对非落地墩旁支架进行结构论证、使之满足功能性要求。并在该项目中得到应用，为项目节约成本，降低了施工风险。该塔区梁段施工新工法成功应用于对后续同类型桥梁安装具有指导意义。

参考文献：

[1] 石心龙,王子龙.汉江特大桥主墩墩旁支架稳定性分析[J].价值工程,2020,  39(06):144-146.

[2] 梁磊磊.桥面吊机设计与施工[J],公路交通科技,2018,(6)：176-178.

[3] 阳斯成,范开凡.两种桥面吊机在叠合梁斜拉桥施工中的应用对比分析[J].交通世界,2020,(15)：87-89.