【摘 要】燕都大桥位于辽宁省朝阳市，全长277.44m，其中主桥为2×90m两跨钢拱塔预应力混凝土梁双索面斜拉桥，主桥主梁为单箱四室预应力混凝土箱梁，桥宽34m。本文通过对燕都大桥钢拱塔结构形式的分析研究，确定了分离式支撑系统和分层浇筑的施工方案，其具有对主体结构钢筋破坏性小、临时结构投入少、施工进度快等优势。

【关键词】钢拱塔钢混结合段 锚固系统 支撑结构 设计计算

1 前言

燕都大桥位于辽宁省朝阳市，全长277.44m，其中主桥为2×90m两跨钢拱塔预应力混凝土梁双索面斜拉桥，主桥主梁为单箱四室预应力混凝土箱梁，桥宽34m。主桥钢塔采用双拱塔V字形，拱轴线为椭圆线，塔高41.8m，断面为单箱单室钢箱断面。拉索分为水平索和斜拉索，共计60根。该桥是国内践行索铺梁桥理念为数不多的双索面半漂浮体系斜拉桥，具有结构新颖，受力复杂，施工控制要求高等特点。

钢混结合段施工是本桥施工中的重难点之一，在“安全、经济、高效”的总原则下，从施工技术分析、施工工艺、设计计算、钢材耗量等几个方面阐述本桥钢砼结合段施工技术，以期为同类工程作有价值的参考。

图1 燕都大桥效果图

2 钢混结合段结构形式

钢混结合段（以下简称结合段）主要由锚固梁、锚杆、定位梁、钢塔预埋段、砼塔柱等构成，钢拱塔底部与混凝土塔柱结合处采用承压式设计。钢塔预埋段通过PBL剪力键和剪力钉与砼塔柱结合在一起，钢塔首节与预埋段焊接后又通过锚杆锚固在砼塔柱顶面，承压面间后压力灌注10cm厚环氧砂浆。单根锚杆长12m，直径Φ100mm，材质为40CrNiMoA，单侧共计88根，锚杆下端通过锚固梁交错锚固在承台内。结合段结构形式如图2～3。

图2 钢混结合段构造图 图3 锚杆布置位置

3 施工技术分析

根据结合段的结构形式，施工方案需要解决两个问题，一是结合段各构件的临时支撑形式；二是结合段范围内砼浇筑分层位置。

两肢塔柱锚杆交错布置，且有竖向倾角（20°）。下锚固梁为一大一小两型钢焊接而成的方框梁，叠错在一起。两肢塔柱的预埋段钢板是一个整体。锚杆空间位置由锚固梁、定位梁、承压板和锚固板四重定位。结合段范围贯穿承台、塔座、塔柱三种砼构件。综上各种因素交织在一起，影响着临时支撑结构形式的选择。

首先要解决的紧要问题是先固定钢塔预埋段还是锚杆，若先将钢塔锚固段固定后，再穿入锚杆，则锚杆要依次穿过四重定位，要求精度可想而知，且工作量巨大。若先固定锚杆，只要把锚杆位置定位精确，预埋段可一次穿入，且锚杆只需穿过承压板、锚固板两重定位， 省时省力，只需把连成一体的预埋段钢板从中间切开，穿入定位后再焊接成整体。

解决上述问题后再来研究钢塔预埋段何时吊装的问题。预埋段单肢重量大（43.3t），且有倾角，其若是和锚杆一起在承台浇筑前在承台基坑底搭设临时支撑固定，那必然是个庞大的支撑系统，参考同类工程传统的支撑形式如图4～5，此类支撑简单易行，但体系结构繁重。且本项目承台、塔座、塔柱内钢筋、PBL剪力键钢筋密布，大型的型钢支架势必会截断大量的主体结构钢筋，有害于主体结构安全。

经研究分析采用分离式临时支撑系统，即锚杆支撑架和钢塔预埋段支撑架分离，锚杆系统较轻，其支撑系统轻便、简易。可以设置在内部，在塔座浇筑完成后用体外钢管支架吊放重量较大的钢塔预埋段，从而解决了第一个临时支撑系统设置问题。

根据既定的临时支撑结构形式，结合承台、塔座、塔柱的外部结构形式，拟定其砼分层浇筑位置，即第一层浇筑至承台顶面，第二层浇筑至塔座顶面，第三次浇筑至塔柱承压面，待拉索调索完毕后浇筑塔柱外包砼。

图4 传统型钢支撑方案图 图5 传统型钢支撑现场施工图

4 钢混结合段施工工艺流程

根据既定的结合段施工方案，确定其工艺流程如下：

钢混结合段施工工艺流程图。

5 临时支撑系统的设计计算

锚杆定位架为型钢焊接结构，在承台封底砼上设置预埋件，其上焊接32根不同高度的格构式型钢立柱，在立柱上定位锚固梁，锚固梁和定位梁之间设置型钢桁片，桁片弦杆焊接在锚杆的间隔里，以尽量减少其所占空间，两肢定位架间设置倒链，用于调整锚杆重力作用下的挠度，锚杆定位架结构如图6示。

预埋段体外吊架为钢管柱+分配梁结构，采用Φ630×8mm钢管柱基础，通过预埋件固定在塔座的斜面，分配梁与钢管柱焊接，分配梁上设置精轧螺纹钢筋吊挂，通过千斤顶微调吊挂高低来精调预埋段空间位置，预埋段体外吊架如图7示。

图6 锚杆定位架结构图 图7 预埋段体外吊架结构图

利用有限元结构软件Midas建立结构模型，分析其在不同工况下的强度、挠度及稳定性，计算结果如下：

图8 锚杆悬臂应力分析 图9 锚杆定位架应力分析

由于锚杆较长（12m），其安装到位后悬臂端在自重的作用下会产生应力及挠度，在模型中根据锚杆倾角及约束情况建立实体模型，调整其节点坐标轴，定位梁位置加水平向约束，锚固梁位置加三向约束，经计算知其悬臂端最大应力 ，最前端挠度为3.4cm，可通过倒链对拉调整。

锚杆定位架底端立柱位置加三向约束，将锚杆计算所得支撑反力作为荷载加到定位梁和锚固梁上，并加载人群活载，计算得结构最大应力 ，最大位移1.4mm，满足要求。

6 结论与建议

在钢拱塔钢混结合段的施工中，必然会遇到锚杆定位、钢塔预埋段支撑吊装等情况，本文通过燕都大桥工程实例，阐述了分离式临时支撑体系及混凝土浇筑分层，优化了传统“满堂支架”式的支撑形式，既能减少施工临时投入，又便于工作面的展开，提高施工进度，望为以后同类工程提供有价值参考。

参考文献：

[1]夏志斌，姚谏.钢结构—原理与设计（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2012，1.

[2]中华人民共和国建设部.GB50017-2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[3]中华人民共和国交通部.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

作者简介：马明（1974—），毕业院校：哈尔滨建筑大学，本科，学士。