自錨式懸索橋上橫梁支架方案

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(yù)應(yīng)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(jié)構(gòu)，全高42.16m，橋面以上高27m，塔頂設(shè)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(shè)13.7m×13.7m×3.5m的承臺，每個承臺下設(shè)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(yōu)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(shè)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(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉與壓漿。而且在下橫梁上預(yù)埋鋼板，臨時支點與下橫梁上預(yù)埋鋼板采用焊接的方式連接。由于主橋邊跨現(xiàn)澆箱梁還沒有施工，考慮到現(xiàn)澆箱梁及主塔處橫梁的預(yù)應(yīng)力鋼束的布置，臨時支點以橋梁中心線為對稱軸向兩側(cè)塔柱對稱布置，臨時支點從一側(cè)塔柱到另一側(cè)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(guī)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(yè)主要求工期很緊，從施工現(xiàn)場實際情況、施工工期，經(jīng)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(jīng)完成的下橫梁，首先完成索塔下橫梁的預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉與壓漿。下橫梁的頂面尺寸為3050cm×280cm。在已經(jīng)完成的下橫梁頂面同樣預(yù)埋8塊尺寸為100cm×100cm×1cm的鋼板。預(yù)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(yù)埋鋼板上，并且與預(yù)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(jié)制作，兩節(jié)鋼管之間設(shè)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(yù)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(shè)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(yù)埋鋼板采用滿焊連接，為保證真?zhèn)€支架的橫向穩(wěn)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(xiàn)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(shè)、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(xiàn)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(jié)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：
　?。?11.27+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(yù)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(jīng)完成的下橫梁，首先完成索塔下橫梁的預(yù)應(yīng)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(xiàn)澆箱梁和主塔處橫梁沒有施工，為避開該部分結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力鋼束的位置，在已經(jīng)完成的下橫梁頂面做臨時支點，預(yù)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(yù)埋鋼板的橫橋向中心間距為90cm或100cm，預(yù)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(cè)塔柱對稱布置，臨時支點從一側(cè)塔柱到另一側(cè)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(shè)，豎向搭設(shè)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(shè)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(yù)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(yù)埋件及臨時支點布置圖和上橫梁貝雷支架現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(jié)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：
　?。?m/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(yù)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(yōu)點是利用公司現(xiàn)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(yōu)點是充分利用公司現(xiàn)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(yōu)缺點，結(jié)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(xiàn)場情況，后經(jīng)業(yè)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(jié)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(tǒng)的大直徑鋼管焊接支架相比，不僅技術(shù)可行，可以充分利用現(xiàn)有的設(shè)備與材料，而且能大大提高工效，節(jié)約施工成本，能夠取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。