益陽(yáng)茅草街大橋是省道1831線跨越松澧洪道，藕池河西支，南茅運(yùn)河及沱江的一座特大型橋梁?？缢慑⒑榈罉蛑鳂虬?0 in+368 m+80 m三跨連續(xù)自錨中承式鋼管混凝土系桿拱橋布置，主橋長(zhǎng)528 m，橋梁寬度：凈15．0 m+2×0．5 m(防撞護(hù)欄)，全寬16．0 m。邊拱拱肋采用上承式雙肋懸鏈線半拱，計(jì)算跨徑74．00 m，計(jì)算矢高為17．412 113，矢高比為1／8．5，拱軸系數(shù)m=1．543。每片拱肋由等寬變高度鋼筋混凝土單箱單室箱形截面組成，肋寬3．20 m，拱腳處徑向肋高6．00 m，拱頂處肋高4．00 m，兩肋間設(shè)有一組“米”字橫撐和一組“K”字橫撐，連同與邊拱端部固結(jié)的預(yù)應(yīng)力混凝土端橫梁一起，組成一個(gè)穩(wěn)定的空問(wèn)梁系結(jié)構(gòu)，邊拱拱肋與主拱拱肋軸線處于同一直線上，且拱肋寬度相等，便于傳遞水平力。
1 工程概況
由于邊拱肋第一節(jié)及端橫梁結(jié)構(gòu)特殊，我項(xiàng)目部經(jīng)綜合考慮各方因素后，擬采用一次性分層澆筑，層厚控制在50 cm。邊拱肋第一節(jié)為長(zhǎng)3．2 m，寬7．0 m，靠T梁端高6。302 m的混凝土結(jié)構(gòu)，頂面有2％ 的縱坡，且對(duì)稱分布于端橫梁兩側(cè)。端橫梁亦為長(zhǎng)16．10 m，寬6 m，中心高2．963 m的混凝土結(jié)構(gòu)，且頂面設(shè)2％橫坡，由中心向兩側(cè)分布，在靠近主墩邊還設(shè)有1 m×1 m的倒角。邊拱肋第一節(jié)在端橫梁一側(cè)的混凝土方量為143 m³，因此一個(gè)端橫梁兩側(cè)的邊拱肋第一節(jié)混凝土方量總為286m³，而一個(gè)端橫梁混凝土方量為285 m³，故邊拱肋第一節(jié)及端橫梁混凝土共有571 m³ ，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為50號(hào)。
2支架的設(shè)計(jì)與施工
大橋整體布置見(jiàn)圖1。
8
# 墩位于西洲河岸上，地質(zhì)情況為淤泥質(zhì)粘土，地基的承載力非常差。端橫梁支架的設(shè)計(jì)比較有難度。我項(xiàng)目部前后設(shè)計(jì)了幾種方案進(jìn)行比較：
1)用常用的CKC門架或者50鋼管腳手架搭設(shè)滿堂支架施工，但由于地基差，要進(jìn)行軟基處理，用粉噴樁或者混凝土樁加固地基。這樣就費(fèi)用高，工期長(zhǎng)，不合算。
2)用振動(dòng)錘振打鋼管樁并接長(zhǎng)至設(shè)計(jì)高度做支架。同樣因?yàn)榈鼗顚?dǎo)致單根鋼管樁承載力不大，如要承受571 m
3 鋼筋混凝土共1 711 t的重量則需花費(fèi)大量鋼管樁，也不合算。
3)最后經(jīng)項(xiàng)目部研究計(jì)算決定利用8
# 墩承臺(tái)做支撐搭設(shè)鋼管支架，鋼管盡量立在承臺(tái)上，中間的立不到承臺(tái)的地方則大膽采用八字行支撐。見(jiàn)圖2。由于8
#墩承臺(tái)系梁只有2 m寬，其中3號(hào)、4號(hào)及8號(hào)、9號(hào)均不能直接立在上面，則在系梁上面安裝兩個(gè)由4根36 cm的工字鋼組成的橫梁。這4根鋼管樁就立在橫梁上。見(jiàn)3。
2．1 鋼管樁強(qiáng)度驗(yàn)算
由計(jì)算可知，受力最大2根鋼管樁是8號(hào)和9號(hào)鋼管樁，受力為2 169 kN／根。
Φ60鋼管樁橫截面面積S=π(D
2 -d
2 )／4=3．14×(0．62—0．588 2)m
2／4=0．O11 2 m
2 。
因此，鋼管樁橫截面應(yīng)力為σ=(2 169／0．011 2)×10
-3=194 MPa>[σ]=140 MPa，鋼管樁強(qiáng)度不滿足要求，故采取在8號(hào)和9號(hào)支撐鋼管樁內(nèi)灌注混凝土，讓其滿足強(qiáng)度要求。
驗(yàn)算剩余鋼管樁最大受力是844 kN。
因此，鋼管樁橫截面應(yīng)力σ=(844／0．011 2)×10
-3=75． 4 MPa<[ σ]=140 MPa。
則鋼管樁強(qiáng)度滿足要求。
2．2 承臺(tái)系梁上工字鋼強(qiáng)度驗(yàn)算承臺(tái)系梁上工字鋼受力最大情況見(jiàn)圖4。
以bd段來(lái)檢驗(yàn)36號(hào)工字鋼強(qiáng)度。
Ca段：
0點(diǎn)反力：N
a =5／16 X823=257 kN
bd段：
b點(diǎn)反力：N
b=5／16×2 169=678 kN
d點(diǎn)反力：N
d =11／16×2 169=1 491 kN
跨中彎距l(xiāng)=1．6 m)：
M
o=5pl／3l=542 N ·m
M
d =-(3pl／16)=一651 kN ·m
σ=M
d／4W
x=[651／(4×875)]x 1 000=186 MPa>[σ]=140 MPa
為此在彎曲應(yīng)力大的地方采取加焊鐵條。其方式為在Φ80鋼管樁中心線到Φ60鋼管樁外側(cè)，4根工字鋼上加焊一條寬12 cm，長(zhǎng)50 em，厚10 mm的鐵板。
W=wx+△w=4×(875+12 X 36)：5 228 cm³
σ= M
d／lV=(651／5 228)×1 000=125 MPa<[ σ]=140 MPa
滿足要求。
經(jīng)過(guò)計(jì)算，在3與4樁處各布置一根Φ80鋼管樁支撐，在8與9樁處各布置2根Φ80鋼管樁支撐。
3 混凝土的澆筑
3．1 冷卻管的安裝
因結(jié)構(gòu)物為大體積混凝土，為減小由水泥水化熱產(chǎn)生的大量熱量，我們?cè)诮Y(jié)構(gòu)物內(nèi)分層布置冷卻管，其布置見(jiàn)圖5，冷卻管的支撐保護(hù)材料主要為角鋼或槽鋼，在有鋼筋骨架處，則直接綁扎固定。
3．2 模板的制作安裝
結(jié)構(gòu)物采用自備的1．5 m×1．5 m的鋼模組拼而成，在拼裝后的模板處還設(shè)有由[10構(gòu)成的縱、橫肋，M22的拉桿縱、橫向間距為0．8 m×0．8 m。
下面對(duì)拉桿的承力進(jìn)行簡(jiǎn)單驗(yàn)算：
在澆筑端橫梁高度混凝土?xí)r，2臺(tái)拌和船同時(shí)澆筑，且生產(chǎn)量不大于20 m ／h。經(jīng)過(guò)計(jì)算，即在2．802 ITI高度內(nèi)時(shí)，模板最大側(cè)壓力為P l=30 kPa，而在澆筑余下高度時(shí)(2臺(tái)拌和船分兩邊分開(kāi)澆筑)，模板最大側(cè)壓力為P 2=41 kPa。
所以模板拉桿承受的拉力為：
F
1=P
m1×A=19．2 kN<[ M
20]=38．2 kN
F
2=P
m2×A=26．24 kN<[M
20]=38．2 kN
拉桿受力能滿足要求。但施工處在澆筑2．802 m以上高度的邊拱肋時(shí)，為了減小混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的側(cè)壓力以及對(duì)拉桿的拉力，把混凝土澆筑速度控制在15 m
3／h左右，以及對(duì)拉桿的拉力，也避免混凝土過(guò)急過(guò)快而造成下面混凝土翻漿，還同時(shí)減小了壓板由翻漿引起的壓力。而且還由于混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力還與混凝土入模溫度有關(guān)系，因此茅草街大橋采用了地下水拌和混凝土，降低了混凝土入模溫度。
模板在安裝的過(guò)程中，設(shè)置了防傾覆的設(shè)施，即在上、下游和南、北向均設(shè)置纜風(fēng)索。在邊拱肋與端橫梁交接處設(shè)置壓板，以防混凝土翻漿。
模板安裝時(shí)的允許偏差為：模板內(nèi)部尺寸：
一20~+20 mm；軸線偏位：10 mm；模板表面平整：5 mm；預(yù)埋件中心線位置：3 mm。
3．3 混凝土施工
1)混凝土的配制和拌和都嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行。
2)混凝土的澆筑。我項(xiàng)目部采用2臺(tái)拌和船同時(shí)拌和，2臺(tái)輸送泵同時(shí)澆筑。
混凝土澆筑時(shí)按一定厚度、順序和方向分層澆筑，在下層混凝土初凝或能重塑前澆筑完成上層混凝土。上、下層同時(shí)澆筑時(shí)，上層與下層前后澆筑距離保持1．5 m以上。混凝土澆筑層厚度為50 cm；從高處向模板內(nèi)傾卸混凝土?xí)r，其自由傾落高度不允許超過(guò)2 m。
因本次澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)特殊，為避免翻漿以及分層的需要，決定采用如圖6的澆筑方法進(jìn)行。
3)混凝土的振搗。因使用的是插入式振動(dòng)器，所以移動(dòng)問(wèn)距不超過(guò)振動(dòng)器作用半徑的1．5倍，且與側(cè)模保持5—10 cm的距離。插入下層混凝土50～ 100 mm，每一處振動(dòng)完畢后邊振動(dòng)邊徐徐提出振動(dòng)棒，避免振動(dòng)棒碰撞模板、鋼筋及其他預(yù)埋件。
4)混凝土的養(yǎng)護(hù)。冷卻管采用外徑D30 X2的鋼管，設(shè)置冷卻管的該層混凝土自澆筑時(shí)起，立刻灌人冷卻水，連續(xù)通水10 d，為增加冷卻效果，進(jìn)出水流方向每天更換2次。冷卻管最后灌漿封孑L，并截除伸出結(jié)構(gòu)物外的冷卻管。
混凝土澆筑完成后，表面收漿抹面，在終凝后馬上予以覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)。為了控制好混凝土表面和內(nèi)部的溫差在25℃ 以內(nèi)，項(xiàng)目部采取了相應(yīng)的保溫措施，即在模板外面包裹塑料薄膜和麻袋。
3．4 混凝土澆筑測(cè)量觀測(cè)措施
在邊拱肋第一節(jié)及端橫梁混凝土澆注過(guò)程中，自始至終跟蹤觀測(cè)，隨時(shí)注意結(jié)構(gòu)的防傾覆能力及鋼管樁的下沉問(wèn)題，即在模板底部設(shè)置6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，
在鋼管樁設(shè)置21個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)的布置見(jiàn)圖7。
用2臺(tái)水準(zhǔn)儀觀測(cè)，當(dāng)模板底部2、5觀測(cè)點(diǎn)下沉2 cm，1、3、4、6各點(diǎn)下沉2．5 cm，鋼管樁下沉最大1 cm，混凝土立即停止?jié)仓?br />
為及時(shí)掌握模板偏移，在模板上下游兩側(cè)頂部吊2個(gè)垂球，一旦偏離垂球中心1．5 cm，立即通知施工人員采取措施。混凝土澆筑完成后測(cè)得底模最大沉降為2 cm，在設(shè)計(jì)值以內(nèi)，滿足要求。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)實(shí)踐證明，茅草街大橋8
#墩端橫梁及第一節(jié)邊拱肋施工利用結(jié)構(gòu)物本身做支架基礎(chǔ)不但滿足施工要求，而且大大節(jié)約了材料，縮短了工期，取得了成功。另外茅草街大橋?yàn)榱吮ＷC大體積混凝土的澆筑質(zhì)量，自行設(shè)計(jì)了冷卻管通水降溫，并在澆筑過(guò)程中采取專人跟蹤觀測(cè)，澆筑完混凝土后采取了保溫補(bǔ)償措施，順利完成了施工任務(wù)，保證了體積混凝土的施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1] 湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院. 省道1831線南線茅草街大橋施工圖設(shè)計(jì)[Z].
[2]JTJ041-2000, 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].
