富春江大橋設(shè)計(jì)與施工

1、1212011年3月下旬富春江大橋設(shè)計(jì)與施工馬浙永，王睿（中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院浙江分院，浙江杭州310012）摘要：橋梁工程迅猛發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁在國(guó)內(nèi)外日益顯示出廣闊的應(yīng)用前景。文章介紹了富春江大橋的設(shè)計(jì)構(gòu)思，主橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)；同時(shí)還介紹該預(yù)應(yīng)力混凝土橋設(shè)計(jì)施工新技術(shù)，及其發(fā)展和在實(shí)際工程中的應(yīng)用。同時(shí)，介紹該橋梁的耐久性設(shè)計(jì)，以及采用掛籃安裝主梁懸澆施工技術(shù)等，旨在為同類橋梁設(shè)計(jì)與施工提供參考。關(guān)鍵詞：橋梁設(shè)

2、計(jì)；預(yù)應(yīng)力混凝土；連續(xù)箱梁橋；橋梁施工中圖分類號(hào)：U443文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674781X（2011）09012102富春江大橋工程所在區(qū)域?qū)馘X(qián)塘江流域上游——富春江流域。主橋橋面行車(chē)道橫坡2%，橋面全寬26m。其中橋面布置：0.75m（土路肩，內(nèi)含0.5m防撞欄）3.0m（硬路肩）23.75m（行車(chē)道）0.75m（路緣帶）2.0（中央分隔帶）0.75（路緣帶）23.75（行車(chē)道）3.0（硬路肩）0.75m（土路肩，內(nèi)含0.5m

3、防撞欄）。地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震基本烈度為Ⅵ度。設(shè)計(jì)基本風(fēng)速采用重現(xiàn)期100年10m高10分鐘平均最大風(fēng)速28.6ms。一、橋型方案及結(jié)構(gòu)型式320國(guó)道富春江大橋主橋采用6812068m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋結(jié)構(gòu)。大橋分為左、右兩幅，主橋左、右幅寬均為12.75m，其中車(chē)行道11.25m，外側(cè)護(hù)欄寬0.5m，內(nèi)側(cè)護(hù)欄寬0.75m。主橋上構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土變截面連續(xù)箱梁，為三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。箱梁為分離的單箱單室截面，頂寬12.75

4、m，底寬6m，兩側(cè)翼緣寬3.375m。每幅橋主梁底于19號(hào)墩頂設(shè)縱向固定盆式橡膠支座，其余墩頂設(shè)縱向活動(dòng)盆式橡膠支座。連續(xù)箱梁中支點(diǎn)處梁高7.2m，跨中最小梁高為3.2m，跨中梁高與跨徑之比為137.5，支點(diǎn)處梁高與跨徑之比為116.7，跨中梁高與支點(diǎn)處梁高之比為12.25。底板采用變厚度布置，由支點(diǎn)向跨中逐漸減少，支點(diǎn)處厚為80cm，跨中厚為30cm，底板下緣曲線為1.8次拋物線。頂板厚度為27cm，腹板厚度由支點(diǎn)向跨中由75cm到4

5、5cm分段變化。為提高邊跨端部和支座處抗剪能力，腹板邊支點(diǎn)附近加大到60cm。橫隔板的布置：本橋只在主墩支點(diǎn)和邊墩支點(diǎn)上布置橫隔板，主墩支點(diǎn)處橫隔板厚度為200cm，邊墩支點(diǎn)處橫隔板厚度為120cm。主、邊墩每墩采用分離式承臺(tái)，每墩設(shè)2承臺(tái)，19、20號(hào)墩每承臺(tái)設(shè)4根Φ2.5m鉆孔樁，19＃墩樁長(zhǎng)31.8m，20#墩樁長(zhǎng)35.5m。承臺(tái)厚度均為5m，承臺(tái)設(shè)置為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)10.6m，寬9.6m。18、21號(hào)墩每承臺(tái)設(shè)4根Φ1.5m鉆孔樁，

6、18＃墩樁長(zhǎng)30.5m，20#墩樁長(zhǎng)36.6m。承臺(tái)厚度均為3m，承臺(tái)設(shè)置為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)7.7m，寬6.2m。為方便施工，主、邊墩采用分離式實(shí)體板式橋墩。所有樁基礎(chǔ)均按支承樁設(shè)計(jì)。橋梁設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1所示。二、橋梁施工方案（一）施工簡(jiǎn)述樁基施工均按水上鉆孔灌注樁考慮。主墩施工完后，支架現(xiàn)澆主梁0#節(jié)段，拆除主梁現(xiàn)澆支架，安裝主梁懸澆施工用掛籃，隨后開(kāi)始主梁懸臂澆注。同時(shí)，搭設(shè)支架澆注兩邊跨現(xiàn)澆段箱梁，懸澆至主梁最大雙伸臂時(shí)，邊跨合龍，隨后主跨

7、合龍。（二）施工關(guān)鍵措施施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)如下：1為了利于鋼筋的定位，本工程要求使用定制保護(hù)層定位夾（塊）。保護(hù)層定位夾（塊）的尺寸及其形狀應(yīng)能保證混凝土保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性。2施工縫。所有水平施工縫應(yīng)盡量保持水平。垂直施工縫應(yīng)有鋼筋通過(guò)，以構(gòu)成為整體。當(dāng)施工縫為斜面時(shí)，應(yīng)先鑿成臺(tái)階狀。另外，施工縫混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，暴露在可見(jiàn)面的施工縫邊線，應(yīng)特別注意加以修飾，做到線條平整順直。3混凝土的澆筑。澆筑混凝土前，全部支架、模板和鋼筋預(yù)埋

8、件應(yīng)按圖紙要求進(jìn)行檢查，并清理干凈模板內(nèi)雜物，使之不得有積水、鋸末、施工碎屑和其他附著物質(zhì)，未經(jīng)監(jiān)理工程師檢查批準(zhǔn)，不得在結(jié)構(gòu)任何部分澆筑混凝土?；炷练謱訚仓穸炔粦?yīng)超過(guò)表1規(guī)定?；炷恋臐仓?yīng)連續(xù)進(jìn)行，如因故必須間斷，間斷時(shí)間應(yīng)小于前層混凝土的初凝時(shí)間或能重塑的時(shí)間?；炷恋倪\(yùn)輸、澆筑及間歇的全部時(shí)間不得超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間?；炷恋娜肽囟纫话悴灰顺^(guò)28℃并不應(yīng)大于30℃。新澆混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)之間的溫差不大于

9、20℃，混凝土表面的接觸物（如噴涂的養(yǎng)護(hù)劑）與混凝土表面溫度之差不大于15℃。大體積混凝土入模后30min的最大溫升應(yīng)小于30℃，內(nèi)部最高溫度不得高于75℃。混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，圖1主橋橋梁設(shè)計(jì)立面圖萬(wàn)方數(shù)據(jù)122在澆筑及靜置過(guò)程中，應(yīng)采取措施防止產(chǎn)生裂縫。對(duì)混凝土的沉降及塑性干縮產(chǎn)生的表面裂縫，應(yīng)及時(shí)予以處理。表1混凝土分層澆筑厚度振搗方法澆筑層厚度（mm）用插入式振動(dòng)器300用附著式振動(dòng)器300用表面振動(dòng)器無(wú)筋或配筋稀疏時(shí)250

10、配筋較密時(shí)150（三）主橋上部結(jié)構(gòu)施工1主梁0號(hào)節(jié)段施工時(shí)應(yīng)在主墩附近搭設(shè)臨時(shí)支架，臨時(shí)支架要求堅(jiān)固牢靠，澆筑0號(hào)節(jié)段前應(yīng)對(duì)臨時(shí)支架進(jìn)行壓重，預(yù)壓重量為0號(hào)節(jié)段重量的1.2倍；同時(shí)，施工單位應(yīng)采取有效措施確保支架不發(fā)生有害沉降，臨時(shí)支架在施工完0號(hào)節(jié)段并張拉完該節(jié)段的所有預(yù)應(yīng)力后方可拆除。2懸澆掛籃及模板重量按700KN控制，如超出重量要求，應(yīng)重新檢算。3懸澆施工中，應(yīng)盡量對(duì)稱施工，嚴(yán)格控制箱梁自重。大風(fēng)天氣應(yīng)停止施工，并采取措施，防止

11、掛籃墜落。4應(yīng)特別注意相鄰節(jié)段主梁立模高程，防止前后節(jié)段連接不順成折線形，與主梁設(shè)計(jì)線型不符。為確保全橋施工線型符合設(shè)計(jì)要求，需對(duì)各施工過(guò)程中前后的梁面高程測(cè)量記錄，再根據(jù)記錄總結(jié)出實(shí)際線型變化規(guī)律，及時(shí)作出適當(dāng)修正。5制孔波紋管應(yīng)嚴(yán)密且不易變形，孔道位置必須準(zhǔn)確，其坐標(biāo)誤差不得超過(guò)5mm，管節(jié)之間的連接應(yīng)保持平順，鋼束錨固端的支承墊板必須垂直于孔道中心線，在澆筑過(guò)程中，不得破壞波紋管，并采取措施確保管道不發(fā)生位移，尤應(yīng)避免管道上浮，防

12、止破壞性局部應(yīng)力的產(chǎn)生，縱、橫向預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用真空壓漿技術(shù)進(jìn)行管道壓漿，精軋螺紋粗鋼筋采用普通壓力灌漿。6預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后，除豎向預(yù)應(yīng)力在復(fù)拉后進(jìn)行壓漿外，縱向和橫向預(yù)應(yīng)力應(yīng)立即進(jìn)行壓漿。正式壓漿前，必須檢查管道暢通和滲漏情況，壓漿時(shí)，若從一端壓不通，須及時(shí)處理，不得從另一端補(bǔ)壓。已經(jīng)張拉完成并灌漿的鋼束，應(yīng)作嚴(yán)格標(biāo)記并經(jīng)監(jiān)理認(rèn)可。壓漿結(jié)束后，立即用高壓水對(duì)箱梁表面進(jìn)行沖洗，防止浮漿粘結(jié)，以保證橋面鋪裝調(diào)平層混凝土與箱梁的粘結(jié)質(zhì)量

13、。7在主梁逐段懸澆過(guò)程中應(yīng)逐段檢查預(yù)埋預(yù)應(yīng)力管道，積極預(yù)防管道不通現(xiàn)象。8對(duì)1~14號(hào)梁段而言，預(yù)應(yīng)力張拉順序?yàn)橄瓤v向頂板及腹板鋼束，再橫向預(yù)應(yīng)力，最后豎向預(yù)應(yīng)力；為了保證受力的均勻性，在施工完成n1號(hào)梁段后，再?gòu)埨璶號(hào)梁段的橫向及豎向預(yù)應(yīng)力。9主梁主跨合龍溫度為155℃。合龍段的支撐設(shè)備端部焊接和混凝土澆筑應(yīng)在一天中最低氣溫時(shí)完成，并應(yīng)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，達(dá)到強(qiáng)度后及時(shí)張拉預(yù)應(yīng)力束，盡量避免合龍段由于溫度和混凝土收縮等原因產(chǎn)生裂縫。

14、10考慮到盡量減輕恒載重量，主橋橋面未設(shè)混凝土找平層，因此，主梁施工時(shí)，應(yīng)對(duì)梁面及時(shí)收漿，并保證梁面各點(diǎn)高程符合設(shè)計(jì)值。三、結(jié)構(gòu)計(jì)算分析結(jié)構(gòu)總體靜力計(jì)算分析采用平面桿系理論，以主梁橋軸線為基準(zhǔn)劃分結(jié)構(gòu)離散圖。總體計(jì)算采用《橋梁靜力線性計(jì)算程序》進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算從施上階段（包括掛藍(lán)懸臂澆筑、支架現(xiàn)澆、各跨合龍、二期恒載）至竣工后運(yùn)營(yíng)階段等，對(duì)不同的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了全過(guò)程結(jié)構(gòu)分析。1施工階段中，考慮正常的掛藍(lán)、架橋機(jī)的移動(dòng)，梁段混凝土澆筑，預(yù)應(yīng)

15、力張拉，混凝土收縮、徐變，半“T”不平衡施工，最大懸臂施工墩身壓桿穩(wěn)定。2計(jì)算荷載與組合。結(jié)構(gòu)計(jì)算分析時(shí)主要考慮以下荷載：永久作用、可變作用（汽車(chē)荷載、風(fēng)荷載、溫度作用）、偶然作用（如地震和主墩碰撞）、施工荷載。荷載效應(yīng)組合如下：組合①：恒載＋汽車(chē)活載＋支座不均勻沉降（主力組合）；組合②：主力組合＋體系升溫＋梯度溫度支座摩阻力（主力＋附加力組合）；組合③：主力組合＋體系降溫＋材質(zhì)溫差＋梯度溫度支座摩阻力（主力＋附加力組合）。3主要計(jì)算分

16、析結(jié)論。從計(jì)算結(jié)果可知，施工階段，主梁最大壓應(yīng)力為13.4MPa，出現(xiàn)在中跨合攏前主墩墩頂處0號(hào)塊附近，主梁最大拉應(yīng)力為1.13MPa，出現(xiàn)在現(xiàn)澆4號(hào)塊件時(shí)懸臂端下緣。運(yùn)營(yíng)階段主梁最大壓應(yīng)力和受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力鋼筋的最大拉應(yīng)力均滿足規(guī)范要求。主梁最大主壓應(yīng)力為12.1MPa，發(fā)生在墩頂附近上緣。最大主拉應(yīng)力為1.21MPa，發(fā)生在邊跨支點(diǎn)附近。主梁最大主壓應(yīng)力為17.3MPa，發(fā)生在墩頂附近上緣。最大主拉應(yīng)力為0.3MPa，發(fā)生在14跨附近。

17、主梁正截面抗裂和斜截面抗裂滿足均規(guī)范對(duì)全預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件要求。計(jì)算結(jié)果表明全橋尺寸擬定、預(yù)應(yīng)力鋼束布置合理，結(jié)構(gòu)安全可靠。限于篇幅，全橋各斷面的內(nèi)力值和應(yīng)力值表從略。四、結(jié)語(yǔ)本文介紹了富春江大橋的設(shè)計(jì)構(gòu)思，主橋上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)；該預(yù)應(yīng)力混凝土橋在設(shè)計(jì)與施工采用新技術(shù)，在本橋梁中得到應(yīng)用，工程實(shí)踐表明這些技術(shù)可有效加快施工君度、縮短施工周期，可為同類橋梁設(shè)計(jì)與施工提供參考。參考文獻(xiàn)[1]徐懷中淺談?lì)A(yù)應(yīng)力混凝土橋梁設(shè)計(jì)與施工新工藝[