自錨式懸索橋上橫梁支架方案

張磊

【摘 要】自錨式懸索橋索塔較高，順橋向很窄，支架橫向剛度不易控制，常用大型鋼管支架，結合京杭運河大橋上橫梁支架方案，通過各種方案比較，重點介紹上橫梁貝雷支架方案。

【關鍵詞】自錨式懸索橋上橫梁;貝雷支架方案

1.工程概況

宿淮高速公路淮安南互通連接線II合同項目京杭運河大橋位于江蘇省淮安市，全長502.29m，由主橋和南北引橋組成，主橋為自錨式懸索橋，南北引橋分別為5孔和4孔30m預應力混凝土組合箱梁。主橋為自錨式懸索橋，采用鋼-混迭合、塔梁分離的全漂浮體系;主塔為“門”式鋼筋混凝土框架結構，全高42.16m，橋面以上高27m，塔頂設空心暖色花崗巖裝飾，索鞍以下為矩形混凝土實心截面，尺寸為280cm×200cm，塔根橫向漸變到280cm×340cm，上橫梁為弧形變高度形截面，高度從跨中300cm，漸變到根部470cm.下橫梁是弧形變高度矩形箱式截面，邊腹板支點處厚70cm，中部厚60cm，高度從跨中320cm，漸變到根部560cm。每個索塔下設13.7m×13.7m×3.5m的承臺，每個承臺下設9根φ2.0m的鉆孔灌注樁，樁長52m。

2.京杭運河大橋主塔上橫梁支架方案的優化

2.1實際狀況分析

京杭運河大橋索塔上橫梁支架必須搭設在下橫梁上，上橫梁根部標高為是40.159m，下橫梁頂標高為17.221m，上下橫梁間距離為22.938m，而且上橫梁根部與跨中的高差為1.7m。上橫梁混凝土為142.63m3，鋼筋為36T，總重約396T。模板、碗扣支架、鋼枕、貝雷橫梁及支架自重約84T合計總重約480。索塔上橫梁支架施工方案是直接將上橫梁支架全部放在下橫梁上。首先必須完成索塔下橫梁的預應力鋼絞線的張拉與壓漿。而且在下橫梁上預埋鋼板，臨時支點與下橫梁上預埋鋼板采用焊接的方式連接。由于主橋邊跨現澆箱梁還沒有施工，考慮到現澆箱梁及主塔處橫梁的預應力鋼束的布置，臨時支點以橋梁中心線為對稱軸向兩側塔柱對稱布置，臨時支點從一側塔柱到另一側塔柱的間距為565cm、650cm 620cm、650cm、565cm。臨時支點的橫向中心間距為180cm。常規的采用大直徑鋼管焊接而成，該種上橫梁支架不僅施工工期長，而且造價很高。由于業主要求工期很緊，從施工現場實際情況、施工工期，經濟指標等各方面進行了仔細研究后，擬定了二種上橫梁支架方案。

2.1.1上橫梁支架施工方案一：大直徑鋼管與型鋼焊接支架。

2.1.1.1 施工方案

此方案同樣是利用已經完成的下橫梁，首先完成索塔下橫梁的預應力鋼絞線的張拉與壓漿。下橫梁的頂面尺寸為3050cm×280cm。在已經完成的下橫梁頂面同樣預埋8塊尺寸為100cm×100cm×1cm的鋼板。預埋鋼板的橫向中心間距為180cm。豎向受力大直徑鋼管80cm×1.6cm豎在預埋鋼板上，并且與預埋鋼板滿焊連接。上下橫梁之間的間距為22.938m，大直徑鋼管同樣分兩節制作，兩節鋼管之間設置法蘭盤用螺栓連接，同時將法蘭盤滿焊連接。豎向受力鋼管之間及豎向受力鋼管與索塔預埋鋼板之間用尺寸為20cm×20cm的方樁橫向連接，上下橫梁之間均勻設置三道橫向水平支撐。豎向受力鋼管與橫向水平支撐鋼管也采用坡口焊接而成，同時橫向水平支撐鋼管與索塔預埋鋼板采用滿焊連接，為保證真個支架的橫向穩定性，在豎向受力鋼管橫橋向和順橋向鋼管之間均采用[12的槽鋼進行焊接連接。這樣一來，整個上橫梁支架就與索塔和下橫梁連成一體了。這樣的支架整體剛度和強度均較高，但是費用也很高。

2.1.1.1.1大直徑鋼管與型鋼焊接支架現場拼裝如圖1所示：

2.1.1.1.2下橫梁上臨時槽鋼支點如圖2所示：

2.1.1.2 施工進度

臨時支點的搭設、橫向水平支撐和鋼管之間的切割和焊接、豎向受力鋼管之間斜撐的切割和焊接，這樣的工作量也很大，20個施工人員也需要一個月的時間。但是，該方案利用了公司現成的80cm×1.6cm鋼管和方樁，使用費用按租賃價格200元/噸.月計算，較購買新的鋼管和方樁節省了部分費用。

2.1.1.3 該方案費用計算

2.1.1.3.1 大直徑鋼管需要111.27T，橫向支撐方鋼11.49T。鋼管的費用為：

（111.27+11.49）T×200元/T.月×4個月= 98208元;

2.1.1.3.2 鋼管之間的[12槽鋼斜撐費用（按40%攤銷）：

12.31/m×800m÷1000kg/T×4500元/T×0.4=17726元;

2.1.1.3.3 氧氣和乙炔等施工輔助材料費為：30000元;

2.1.1.3.4 施工人員的工資為：20人×70元/人.工×30工=42000元。

2.1.1.3.5 臨時支點費用：26243元

2.1.1.3.5.1 槽鋼支點：12.31kg/m×2.8 m×32根×4.5元/kg×0.6 =2978元

2.1.1.3.5.2 橫向連接支撐：

（2m/根×32根+1.56m/根×64根+1.61m/根×64根）×12.31kg/m×4.5元/kg×0.6 =8743元

2.1.1.3.5.3 下橫梁頂預埋鋼板：0.016m×1m×1m×7850kg/m3×8×4.5元/kg=4522元

2.1.1.3.5.4 人工費及輔助材料費：10000元

該支架方案施工費用合計：214177元。

2.1.2 上橫梁支架施工方案二：貝雷與型鋼拼裝支架。

2.1.2.1 施工方案

此方案同樣是利用已經完成的下橫梁，首先完成索塔下橫梁的預應力鋼絞線的張拉與壓漿。下橫梁的頂面尺寸為3050cm×280cm。同樣由于邊跨現澆箱梁和主塔處橫梁沒有施工，為避開該部分結構預應力鋼束的位置，在已經完成的下橫梁頂面做臨時支點，預埋24塊尺寸為30cm×30cm×1cm的鋼板作為24個臨時鋼管（φ16cm×1.6cm×275cm）支點的底座。同一個臨時支點預埋鋼板的橫橋向中心間距為90cm或100cm，預埋鋼板的順橋向中心間距為140cm。同一個支點由三排貝雷組成，三排貝雷由一整片連接片（180cm×140cm或200cm×140cm）連接成一個支點臨時支點以橋梁中心線為對稱軸向兩側塔柱對稱布置，臨時支點從一側塔柱到另一側塔柱的中心間距為610cm、605cm、620cm、605cm、610cm。上下橫梁之間的間距為22.938m，。貝雷支架豎向搭設，豎向搭設6片貝雷的高度（18m）。兩片貝雷的連接處均用專用連接片相連。上下橫梁之間均設置三道I25工字鋼橫向水平支撐。工字鋼水平支撐將相臨支點及索塔連接成整體。水平支撐工字鋼與貝雷間以栓接的方式連接。工字鋼與索塔預埋件以滿焊的方式連接。這樣一來，整個上橫梁支架就與索塔和下橫梁連成一體了。這樣的支架整體剛度和強度較高，但是費用很低。下橫梁頂預埋件及臨時支點布置圖和上橫梁貝雷支架現場拼裝圖如下圖。

2.1.2.1.1下橫梁頂鋼管拼裝臨時支點如圖3所示：

2.1.2.1.2上橫梁貝雷與型鋼現場拼裝支架如圖4所示：

2.1.2.2 施工進度

臨時鋼管（φ16cm×1.6cm）支點較[12槽鋼支點的剛度和強度均高，貝雷支架與臨時鋼管支點均為銷接，而且貝雷之間的連接也均為銷接，施工速度較快，15個施工人員只需要20天就可以完成。而且費用較低，該方案利用了公司現成的貝雷和型鋼，使用費用按租賃價格計算，較購買新的鋼管和方樁節省了很多費用。

2.1.2.3該方案費用計算

2.1.2.3.1 貝雷112片，連接片118片，貝雷銷256個，貝雷底座48個。貝雷支架租賃費用為：

（0.278×112+0.07×118+0.003×256）T×200元/T.月×4個月= 32131元;

2.1.2.3.2 貝雷支架之間的I20工字鋼水平撐租賃費用為：

31.1kg/m×30.5m/根×6根×0.2元/ kg.月×4個月=4553元

2.1.2.3.3貝雷支架之間的[12槽鋼斜撐費用為：

12.31kg/m×6m/根×24根÷1000kg/T×4500元/T×0.4=3191元;

2.1.2.3.4 氧氣和乙炔等施工輔助材料費為：25000元;

2.1.2.3.5 施工人員的工資為：20人×70元/人.工×20工=28000元;

2.1.2.3.6 臨時支點費用：32309元;

2.1.2.3.6.1下橫梁頂鋼管拼裝臨時支點：（0.16m×0.16m-0.14m×0.14m）/4×3.14×2.75m×7850 kg/m3×4.5元/kg×9×4×0.7=11531元

2.1.2.3.6.2? 鋼管間橫向連接支撐：

（2m/根×32根+1.56m/根×64根+1.61m/根×64根）×12.31kg/m.根×4.5元/kg×0.6 =8743元。

2.1.2.3.6.3? 下橫梁頂預埋鋼板：0.016m×0.3m×0.3m×7850kg/m3×36×5元/kg=2035元。

2.1.2.3.6.4 人工費及輔助材料費：10000元。

該支架方案施工費用合計：125184元。

2.2上橫梁支架施工方案比較：

2.2.1 方案一的優點是利用公司現有的大直徑鋼管作為支點，鋼管之間的連接較方案一操作方便。缺點是鋼管之間的水平及斜撐較多，施工工期較長，鋼管之間的剛度較小。工程成本較高，工程造價約214177元。

2.2.2 方案二的優點是充分利用公司現成的貝雷與型鋼，租賃費用較低;貝雷支架拼裝較快，施工工期短，有利于加快施工進度。缺點是支架所用貝雷及連接片較多。工程成本相對較低，工程造價約125184元。

綜合以上二種方案的優缺點，結合宿淮高速公路淮安南互通連接線II合同項目京杭運河大橋主塔上橫梁支架施工現場情況，后經業主批準分別在京杭運河大橋6#主塔上橫梁支架采用方案二，7#主塔上橫梁支架采用方案一。

3、結束語

通過分析與實際施工不難看出，貝雷與型鋼拼裝的支架與傳統的大直徑鋼管焊接支架相比，不僅技術可行，可以充分利用現有的設備與材料，而且能大大提高工效，節約施工成本，能夠取得良好的經濟效益和社會效益。

【參考文獻】

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