菜园坝长江大桥主桥 Y 形刚构施工技术
彭建伟 ,李兴华 ,梁 伟
(中铁大桥局集团重庆菜园坝长江大桥有限公司 ,重庆 400020)
摘 要 : 重庆菜园坝长江大桥主桥采用 Y 形刚构与钢箱系杆拱、钢桁梁组合结构 ,系杆拱主跨
420 m 。介绍有大悬臂、不对称三维空间特点的 Y 形刚构支架法施工技术 。
关键词 : 组合结构 ; Y 形刚构 ;桥梁施工 ;施工技术
中图分类号 : U 448 . 223 ; U 445 . 4
文献标识码 : A
Construction Techn iques f or Y2Sha pe Rigid2Fra me Structure of Ma in Bridge of Ca iyuanba Changjiang River Bridge
P EN G J i a n2wei , L I Xi n g2h ua , L I A N G Wei
( Cho ngqi ng Caiyua nba Cha ngjiang River Bridge Co . , L t d. , Chi na Zho ng2
tie Majo r Bridge Engineering Gro up , Cho ngqing 400020 , China)
Abstract : The mai n bri dge of Caiyua nba Cha ngjia ng Rive r B ri dge i n Cho ngqi ng i s de si gned a s a hybri d st r uct ure co mpo sed of Y2shap e ri gi d f ra me , st eel bo x bo w st ri ng a rch a nd st eel t r u ss gi r der wit h t he mai n sp a n of t he bo w st ri ng a rc h 420 m . In t hi s p ap er , t he co n st r uctio n t ech nique s of scaffol di ng met ho d fo r t he Y2shap e ri gi d2f ra me st r uct ure c ha ract e rize d by lo ng ca ntileve r s a nd a symmet ric t h ree2di me n sio nal sp ace a re dealt wit h .
Key words : hybri d st r uct ure ; Y2shap e ri gi d2f ra me st r uct ure ; bri dge co n st r uctio n ; co n st r uc2 tio n t ech nique 1 工程概况
重庆菜园坝长江大桥主桥是 1 座组合式公轨两 用无推力系杆拱型城市桥梁 ,采用预应力 Y 形刚构
( 见图 与提篮式钢箱拱、钢桁梁组合结构 1 ) 。系杆
拱主跨 420 m , 对称布置的边跨和侧跨分别为 102 m 及 88 m ,全长 800 m 。主桥设 6 线行车道、双线 城 市轻轨 、双侧人行道 。6 车道及双侧人行道设在
桁梁上弦平面 ,双线轻轨设在桁梁下弦平面的横梁
上 ,构成双层特大公轨两用桥[ 1 ] 。
2 Y 形刚构的结构特点
Y 形刚构由墩身 ,中横梁 ,前、后悬臂梁 ,前、后
主横梁 ,前、后次横梁以及边墩系杆索锚固结构等组 (见图 成 2) 。Y 形刚构的设置是本桥不同于其他系 杆拱结构体系的重要特点之一 ,两侧的 Y 形刚构和 钢箱拱这 3 个相对分离的子结构通过中跨系杆索和 刚构系杆索连接成 420 m 的系杆拱。Y 形刚构向 内倾斜 ,为空间立体结构 ,具有前后悬臂非对称 性、大悬臂梁、悬臂梁变截面等特点 ,且 Y 形刚构钢 筋、预应力束密集 ,又有系杆索、前次横梁吊索、后悬 臂墩顶竖向拉索等体系 ,工艺复杂 ,精度要求高 ,施
图 1 重庆菜园坝长江大桥总体效果
收稿日期 : 2007 - 01 - 16
作者简介 : 彭建伟( 1955 - ) ,男 ,工程师 ,2000 年毕业于党校行政管理专业 ,2005 年毕业于武汉理工大学工程管理专业。
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桥梁建设 2007 年增刊 1
节段可根据结构的受力情况选择脱空成为悬臂节 段 ,或直接支撑在支架平台上成为支架法现浇节段 。
前悬臂梁采用悬臂灌注施工方案 ,即灌注 1 节 段 ,张拉锚固 1 节段。 后悬臂梁采用悬臂灌注和支
架分段灌注相结合
的施工方案 。后悬臂结构上顶板布置有预应力束的
( 1～5 号节段) 。结构 区段 ,采用悬臂灌注施工方案
上顶板没有布置预应力束的区段 ,采用支架法分段
(后悬臂 6～8 号节段) ,即分段灌注完 灌注施工方案
后 ,整体一次性穿预应力束张拉 。待张拉压浆完成 后 ,再拆除施工支架。
3 . 2 北岸 P17 墩 Y 形刚构施工支架
Y 形刚构支架沿悬臂梁下方布置 ,其体系从下
图 2 Y 形刚构立体示意
工难度极大。
3 Y 形刚构施工
3 . 1 Y 形刚构节段划分及总体施工步骤
3 . 1 . 1 刚构节段划分
Y 形刚构前 、后悬臂梁均为预应力混凝土矩形 变截面空心薄壁结构 ,前悬臂长 77 m ,后悬臂长 109 m ,悬臂长度大 ,不对称。为满足 Y 形刚构悬臂梁施 工要求 ,根据预应力布置特点和节段荷载的平衡对 称原则 ,结合现场施工条件 ,将 Y 形刚构前 、后悬臂 梁分成长度不等的节段 : Y 形刚构根部墩顶实心段 为 0 号块 ,长度 24 . m ,前、后悬臂分别划分为 10 个和 8 个节段 ,长度 1 . 48～20 m 不等 。
而上主要由立柱基础 、钢管立柱及其联结系、万能杆
件支架、上部支撑主梁及墩旁预应力锚固系统、底模 支撑平台及外侧模支架体系组成 ,各部分间根据需 要设置分配梁连接。
北岸 Y 形刚构支架位于长江滩地 ,在后悬臂上 下游侧各 5 个基础 ,前悬臂各 3 个基础 ,支架立柱均 采用 6 <1 000 ×12 mm 的钢管桩拼装到 190 m 标
高 ,以上部分立柱用万能杆件拼装到现浇平台支撑 主梁底部 。立柱与立柱之间横撑联结系以万能杆件 桁架形式联结 ,以增加立柱稳定性。上部支撑主梁 3 . 1 . 2 总体施工步骤
[ 2 ]
为 6 排双层 2 片军用梁和拆装式梁 ,6 排军用梁之 Y 形刚构采用支架法悬臂现浇施工方案( 见
。军用梁顶面为水平 ,其上用新 图 3) 。以支架为施工平台 ,在上面进行钢筋 、模板 、 间用槽钢作联结系
,作滑移平台。 混凝土及预应力系统的作业。已施工完成的混凝土 制钢支架布置底模支架
为保证 Y 形刚构施工 , 施工支架有如下特点 :
①几何上适应 Y 形刚构坐标变化 ; ②结构上除承 受巨大竖向荷载外 ,还需承受较大纵向和侧向水平 力 ,军用梁非均匀受力 ; ③底模平台、底模 、侧模一 体化 ,整体拖拉 ,提高工效 ; ④侧模采用桁架加劲 ; ⑤考虑高支架渡洪 ; ⑥适应温度变化 。 3 . 3 南岸 P18 墩 Y 形刚构施工支架
南岸 Y 形刚构支架除具有上述特点外 ,又因受 水文地质条件和主航道影响 ,南岸前悬臂支架 采用大伸臂和吊挂施工方案 ,后悬臂由于跨越滨江 路 ,支撑军用梁采用桁架结构进行加强 。
3 . 3 . 1 南岸 Y 形刚构前悬臂施工 受航道通航的
,南岸前悬臂施工支架采用
(见图 万能杆件大悬臂支架 4 ) 。支架悬出部分采用
4 <1 000 ×8 钢管斜向支撑 ,以减小悬臂自由长度 ,增
图 3 Y 形刚构悬臂梁现浇支架布置示意
强支架抗弯刚度 。支架尾部与 P18 墩间设抗拉框
架 ,以增强其纵向稳定性。南岸前悬臂施工时 ,因为 悬臂荷载大 ,支架刚度小 ,大悬臂支架的强度、刚度
菜园坝长江大桥主桥 Y 形刚构施工技术
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图 4 Y 形刚构南岸前悬臂大伸臂支架 图 6 Y 形刚构底平台及模板体系
均难以满足施工要求 。施工时在支架梁底增加临时 支承吊点与已经施工完的 Y 形刚构节段连接 , 形成 共同受力体系。即在施工悬臂梁 5 、6 号节段前 ,在 已浇注成型的 4 号 和 5 号节段分界线后 2 m 位置 悬挂支架吊挂装置 ,吊挂装置设置于 4 号节段后端 支架上 ;同样在施工悬臂梁 7～9 号节段前 ,于 6 号 节段后端支架上设置支架吊挂装置 ,悬挂于已浇注 成型的 6 号和 7 号节段分界线后 2 m 位置 , 均用 <32 mm 精轧螺纹预应力钢筋和分配梁提挂支架 。
7 号节段施工时 ,前次横梁 、系杆锚固块一同施工 ,
利用拉杆封口连接 , 利于横桥向共同受力和混凝土
浇注 , 待预应力张拉完成后 , 松开拉杆实现整体拖拉 前行。
底平台纵移时 ,在支承梁上弦布设的槽钢滑道 上加贴不锈钢板 ,且拖拉时在滑动面间涂抹黄油 ,以 降低摩擦系数。为保证安全 ,底平台牵引时钢绞线 跟进锁定 ,即底平台纵移就位后 ,钢绞线夹片锁定 。 底平台尾端采用锚固牛腿装置将底模紧贴在前节段 混凝土前端底板上 ,以保证混凝土浇注过程中分节 段混凝土的接缝平顺 。同时底模过渡段采用铰接特 殊处理 ,底平台与锚固牛腿间采用刚性约束 ,使混凝 土浇注过程中底平台受力明确 ,也防止了底平台因 混凝土荷载而纵向下滑 。
模板体系由轻型侧模、钢底模、钢内模 、底平台 支架、锚固限位装置和牵引系统组成。外模采用进 口优质胶合板加工字木梁组合 ,底模支撑于支架顶 面的型钢分配梁上 ,外侧模、顶模用槽钢外加劲 ,并 设内拉杆锚固于底平台支架上。内模为新制钢模 , 分块组拼成型。内外模板之间设内拉杆 ,顶模设反 压背带和拉杆。由于节段长度和使用部位不同 ,模 板采用不同的组拼长度 。 3 . 5 前、后主横梁顶推 由于 Y 形刚构悬臂内倾 ,施工过程中会在墩顶 附近产生较大的弯矩和拉应力 ,为了改善 Y 形刚构 混凝土的受力状况 ,在前、后主横梁与 Y 形刚构悬
(见图 臂节段间预留湿接头 ,施加横向顶推力 7) 。
悬挂点承受新灌注的混凝土重量 。为适应施工条件
的变化 ,吊挂点设置拉力调节装置 , 通过预拉使 Y 形刚构有效地参与支架共同受力 。在吊挂点设置应 力测力装置 ,以在混凝土施工过程中对吊杆吊挂力 进行监控 ,确保吊挂传力明确、可控。
3 . 3 . 2 南岸 Y 形刚构后悬臂施工 南岸后悬臂军
用梁支架受地形影响 ,需跨越滨 江路。为满足滨江路正常通车 , 支架采用 41 m 大
( 见图 跨度桁架结构对支撑军用梁进行加强 5) 。加 劲桁由拉杆、军用梁标准弦杆及用于军用梁拱度设
置和安装时初张拉预拉的预拉调节装置组成 。
图 5 Y 形刚构南岸跨越滨江路后悬臂梁支架
3 . 4 底平台及模板体系 底平台、底模板和外侧模
板体系采用一体化结
构[ 3 ] (见图 6) 。底平台为可移动式 ,置于军用梁上 , 其顶面平行 Y 形刚构底面。底平台、底模板和外侧 模板通过上、下外模板加劲桁架结构连成整体 ,顶部
图 7 Y 形刚构前主横梁顶推
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(3 ×2 . 5 主跨 224) m 连续钢桁拱安装顺序
(1) 安装 P3 墩处两联间临时连接杆件及主跨
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态。为避免偏载的影响 ,确保钢桁拱在悬臂状态下
的稳定 ,规定两侧悬臂端的拼装重量差最大不超过
1 个节间的钢梁杆件重量。当完成主跨中拱钢梁两
边拱第一节间钢梁 ,当高强度螺栓全部施拧完后 ,将
P3 墩双支座向上预设 700 mm 的起顶值 ,将 P2 号 墩支座回落至设计高程 。P2 墩支座变为活动支座 , P3 墩支座临时变为固定支座。利用卷扬机使架梁 吊机继续前移爬至拱肋上弦杆件上进行钢桁拱悬臂 安装 ,吊机随着拱肋高度的变化 ,通过走行调整系统 进行吊机高度调整 ,使吊机底盘始终保持水平 。当 边拱架至 72 m 时 ,撤下吊机 ,准备移至 P4 墩。
(2) 利用 P4 墩的 20 t 墩旁吊机安装墩旁托架 及托架上部分主跨钢梁 ; 利用吊船安装 P4 墩两侧 40 m 处临时支架 。将墩旁托架上边拱侧临时支点 向上预设 27 . 8 cm 的起顶值 ,保证边拱钢梁架设至 112 m 时 ,前端杆件水平 , 为主跨边拱合龙打下基 础。在钢梁上铺设吊机走道 ,利用墩旁吊机在已架 梁上拼装左右 2 台架梁吊机 ,对称依次悬臂施工钢 桁拱的系杆、下弦杆 、斜杆 、吊杆、竖杆和上弦杆 ,当 架设到 56 m 时 ,将临时支架与钢梁间抄死 ,增大钢 梁的抗风能力。安装过程中 ,两主桁做到左右对称 架设 (具体见图 3) ,以力求杆件尽快拼成闭合稳定 的三角形桁架体系 ,以保证形成一个良好的受力状
侧各 112 m 后 , 架梁吊机退至 P4 墩 , 拆除吊机 , 安
(见图 装中拱对拉索 ,索力初张拉 4) 。
图 4 主跨中拱钢梁挂索
(3) 架梁吊机移至边拱 72 m 钢桁拱上 ,安装边
跨拉索并初张拉。利用架梁吊机继续安装边拱钢梁
杆件至 112 m 边拱合龙点处 。通过边跨钢梁纵横 移及中拱索力调整 ,进行边拱和中拱的下弦、上弦及
(见图 系杆合龙工作 5) 。
图 5 主跨边拱架设 、挂索
3 结 语
图 3 主跨中拱架设
缅甸曼德勒大桥工程在机械设备少且简陋的条
件下 ,顺利完成钢梁架设 。从施工方案的实施情况 看 ,施工方案是非常成功的 , 由于施工措施组织得 当 ,大大缩短了工期 ,节约了成本 ,并获得缅方好评 。
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参 考 文 献 :
4 结 语
重庆菜园坝长江大桥 Y 形刚构结构形式新颖 ,
施工难度大 ,施工方案综合考虑了 Y 形刚构的结构 特点和施工现场的水文、地质条件 ,创造性地运用了 大悬臂施工支架、悬臂吊挂施工、底平台及模板体系 整体移动等施工技术 ,对类似结构的施工具有很好 的参考价值 ,对桥梁施工技术的创新与发展有一定 的促进作用。
[ 1 ] 中铁大桥局集团五公司菜园坝长江大桥主桥项目部.
重庆菜园坝长江大桥主桥工程施工组织设计 [ Z ] .
2003 .
李兴华 ,李德坤 ,魏善平. 组合式公铁两用特大系杆拱 桥施工技术 —重庆菜园坝长江大桥施工简介[ A ] . 茅 以升科技教育基金会桥梁委员会 2006 年学术会议论 文集[ C ] . 重庆 :重庆大学出版社 ,2006 . 366 - 372 . 涂满明 ,周外男 ,魏善平 ,等. 重庆菜园坝长江大桥 Y 构
2005 年技术交 [ 3 ] 施工支架设计[ A ] . 中铁大桥局集团
流大会论文集 [ C ] . 武汉 : 武汉出版社 , 2005 . 180 -
[ 2 ]
1 .