蔡仁杰
中铁七局集团武汉工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：以桂林龙门大桥为背景，根据工程具体情况确定了V型支腿支架方案，并通过模拟计算、荷载试验及施工监控开展研究，总结了V型支腿支架体系的施工技术。
关键词：V型支腿 支架 水平力
1.前言
龙门大桥全长720m，主桥桥型布置为65m+106m+65m，上部结构采用V型支腿连续箱梁。
图1.1桥型布置
V型支腿为单箱三室箱型结构，长48m，设计C50砼1300m3，倾角21°。V腿采用一次性浇筑方式，由于V腿存在斜度，砼浇筑时势必对支架体系产生水平力推力，为保证施工安全，特对V腿施工开展研究。
2. V型支腿支架设计
目前V形结构施工常采用的支架体系主要有满堂支架、临时拉索平衡及整体桁架三种，根据桥梁的实际情况，考虑采用满堂支架方案。
表2.1 V腿支架体系方案比选
V型支腿支架由水中钢平台及其上的满堂支架组成，其中钢平台考虑双重用途，主墩桩基、下构施工时作为施工平台，V腿施工作为满堂支架基础，钢平台综合考虑了施工车辆荷载及连续梁荷载。
3. 支架体系模拟计算
由于V腿存在斜角，浇筑砼时将对满堂支架产生一定的水平力，对满堂支架体系的整体稳定性将产生较大的影响，此外满堂支架与钢平台之间为滑动接触，两者之间的摩擦力能否抵消水平力，为该支架体系成败的关键。取边跨V腿腹板底支架，采用MIDAS软件模拟计算。
由软件计算结果可知，最大组合应力为125MPa<205MPa,满足要求；支架最大变形为2mm，支架稳定性可满足要求；右侧边立杆的垂直反力最小（15.6KN），相应水平反力为0.3KN，钢板之间摩擦系数为0.15，阻力为15.6*0.15=2.34KN>0.3KN，所以满堂支架整体抗滑移可满足要求。
4. 支架荷载试验
为验证支架结构安全，消除支架非弹性变形，并取得支架的弹性变形量，为V腿结构模拟计算提供数据，V腿满堂支架搭设完成后，进行了荷载试验。
（1）预压荷载确定
依据《钢管满堂支架预压技术规程》（JGJ/T 194-2009）要求“每个单元内的支架预压荷载应为此单元内上部结构自重及未铺设的模板重量之和的1.1倍”，综合考虑支架、模板及施工临时荷载，预压荷载取箱梁钢筋砼自重的1.2倍。因后续腹拱、主梁施工荷载也均承载于V腿上，再传递至V腿支架上，所以预压总荷载为0#块钢筋砼自重的1.2倍。
（2）预压方案
采用砼预制块进行预压， 因V腿支架斜度较大，预压块难以堆放，支架顶面先搭设成台阶状，分三个台阶进行预压。
（3）预压结果
对V腿支架按预压前、预压60%、预压80%、预压120%、卸载完5个观测进行沉降观测。每个台阶设置2个观测截面共6个截面，每个截面设置3个观测点共18个观测点。由统计分析沉降观测数据，支架弹性变形为10mm，基本符合计算结果。
5. V腿施工监测
为保证V腿结构施工安全，并为开展V腿施工技术研究取得科研数据，V腿施工过程中进行了应力及沉降监测。
（1）应力监测
在V腿的支座两侧和两边横梁共4个截面安装应变计，每个截面6个，分别是顶板（上缘）3个、底板（下缘）3个。
V腿浇筑后7天后，现场读取应变计的应变和温度，对应变进行温度修正，得到真实的应变，然后根据混凝土弹性模量求得各截面应力。
查看监测结果，V腿各应力监测点均为压应力，未出现拉应力，经分析主要原因为：
（1）MIDAS模型的V腿结构按一定龄期的砼构件加载，支架产生变形势必在V腿根部上缘产生拉应力。实际浇筑砼时为流体状态，在混凝土凝固前，支架的竖向及水平位移已产生，消除了支架变形对砼构件产生的应力。
（2）混凝土凝固后，由于V腿存在斜度，V腿自重至上而下传递，因此砼内部存在压应力，两端小、根部大，上缘小、下缘大。
监测结果同时说明：V腿混凝土浇筑后、凝固前支架沉降稳定，混凝土凝固过程中及凝固后支架未继续产生变形，说明支架体系较为可靠。现场对4个V腿的外表进行了详细观测，未出现结构裂缝，仅局部出现不规则的收缩裂缝。
（2）沉降监测
每个V腿共布置4个截面的沉降点，每个截面有2个沉降点，布置在单箱三室的两个中腹板上。
V腿浇筑混凝土后，分别进行了沉降观测。
分析沉降监测数据，沉降量为8~18mm，沉降量相对比较均匀，沉降量产生的主要原因为：
（1）满堂支架立杆及钢平台钢管桩、贝雷梁、I16分配梁的弹性变形，由支架预压可知弹性变形约10mm；
（2）因V腿存在斜度，预压时支架临时搭设水平台阶处理，台阶以上支架、模板为预压后搭设，非弹性变形未消除。
支架沉降量在安全范围内，支架结构安全，为后续腹拱、主梁施工提供了保障。
6、 结论
通过对V腿支架进行模拟计算，并进行支架荷载试验以及混凝土浇筑后的应力、沉降监测，总结如下：
（1）钢平台+满堂支架方案适用于大方量、超长度、小斜角的V型结构施工；
（2）对满堂支架纵向剪刀撑进行加强，可有效抵消水平推力；
（3）在小斜度V型结构施工时，满堂支架立杆与钢平台之间滑动摩擦力可抵抗水平推力；
（4）V型结构支架应有足够的刚度，支架基础不均匀沉降在浇筑混凝土前应予以消除，避免混凝土凝固过程中支架继续出现沉降形成结构裂缝。