连续箱梁顶推施工结构设计分析

一 、工程概况

舟山市富翅门大桥工程起点位于甬舟高速富翅互通，路线起点桩号K0+000，终点位于岑港镇涨次村南侧，终点桩号K1+966，路线全长1.966公里，跨越舟山富翅门水道。全桥总体布置为：（30+6×50）m预应力砼连续梁+（57+108+340+108+57）m双塔结合梁斜拉桥+（3×30）m预应力砼连续梁+左幅：（2×25+35+2×30）m/右幅：（2×26.5+35+2×28.5）m预应力砼连续梁+（6×30）预应力砼连续梁，桥梁全长1427m.。

富翅岛侧引桥（30+6×50）m预应力砼连续梁采用顶推施工方案。 富翅岛侧引桥桥跨布置 二 、设计标准

（1） 道路等级：一级公路； （2） 行车道数：双向四车道； （3） 设计速度：80km/h； （4） 设计荷载：公路-Ⅰ级；

（5） 地震设计标准：地震动峰值加速度0.1g，地震基本烈度Ⅶ度。 三 、桥梁施工方案拟定

现浇预应力砼连续箱梁常用的施工方案有移动模架法、满堂支架法、少支架法等，本工程非通航孔引桥长度为330m，孔跨布置为30m+6×50m，桥梁跨数较少，采用移动模架施工经济性较差。水中引桥最大深水约28m，若采用搭设临时支墩、少支架施工方案，则支架最大高度约46m，施工风险大，施工措施费用高，且工期较长。根据富翅侧的地形和场地条件，为降低施工风险和节省造价和工期，富翅侧引桥推荐采用顶推施工方案。

四 、箱梁结构设计

主梁采用等高度箱形截面，分幅布置。单幅桥主梁顶宽11.6m，底宽6.5m，箱梁中心线处梁高3.3m，设置单向横坡2.0%。主梁两侧各悬臂2.55m，悬臂端部厚度20cm，根部厚度50cm。顶板厚度为27cm，支点附近加厚至70cm；底板

厚度为27cm，支点附近加厚至80cm；腹板采用直腹板，厚度为50cm，支点附近加厚至70cm。中支点横梁厚度为2.0m，边支点横梁厚度为1.2m。

箱梁采用C50海工耐久性混凝土。

箱梁采用三向预应力体系，其中：纵向预应力采用Φ32精轧螺纹钢及Φs15.2-12钢绞线两种规格。预应力粗钢筋的标准强度为930MPa，钢绞线的标准强度fpk=1860MPa；腹板竖向预应力采用Φ32精轧螺纹钢，标准强度为785MPa，顺桥向按0.5m基本间距布置；顶板横向预应力束采用Φs15.2-3钢绞线，顺桥向按0.5m基本间距布置，采用单端交替张拉的方式。

五 、顶推法施工内力分析 （1） 顶推法施工工序

①搭设顶推施工平台及箱梁预制平台、在1号墩和2号墩中间位置搭设一临时墩。在预制平台上进行第一节段箱梁施工，安装钢导梁。

②第一段箱梁施工完成后，安装顶推设备进行箱梁顶推施工。顶推装置布置原则是在需要布置顶推设备的橋墩和临时墩上每两套为一组，在墩顶的两侧对称布置；每两套两侧的顶推装置中间布置1台液压泵站，主控台安置在拼装平台上。

②顶推已浇筑第一段箱梁及导梁前移25米。在预制平台上进行第二节段箱梁施工，顶推已浇筑梁体及导梁前移25米。

③循环进行25米梁段浇筑与顶推施工直至梁体前端顶推到离设计位置11.5米。

④在预制平台上进行第十三节段箱梁的施工，顶推已浇筑梁体及导梁前移11.5米。梁体前端到达设计位置。

⑤在膺架上现浇剩余梁段。

⑥拆除顶推导梁、预制平台、墩旁托架和临时墩。起顶梁体，安装正式支座，落梁。进行纵向预应力钢绞线的张拉。

（2）内力计算

主桥静力计算采用结构计算软件MIDAS建立空间有限元模型。

实际顶推施工中，顶推支墩是静止的，主梁相对于顶推支墩不断前移。而在采用有限元程序进行顶推过程模拟时，则将主梁固定，通过顶推支墩的移动来实现顶推施工的进展。即根据顶推过程中桥墩相对于梁拱组合体系的位置改变，钝化上一个顶推阶段的支座，激活新阶段的支座，从而实现顶推过程中支撑条件的转换。

任意顶推阶段的边界条件如下：全桥设一个纵向约束点；在有顶推支墩的地方设竖向和横向约束；根据顶推施工的进展，通过不断改变约束的位置来实现顶推阶段的转换。

顶推计算考虑了主梁从开始顶推到顶推到位的全部过程，顶推计算的基本步长取为1m（即每顶推1米计算一个顶推工况）。考虑到导梁在前端靠近桥墩和上桥墩后，结构体系会发生较大的变化，因此，该过程要用两个施工阶段进行模拟，整个顶推过程共分为332个施工阶段。顶推到位后，模拟了拆除导梁和临时墩、张拉成桥预应力钢束、施工二期恒载、10年收缩徐变的施工工况，故整个施工过程共336个施工阶段。

标准值组合下，承载能力最不利组合主梁最大正弯矩1.13045e+005kN·m，最大负弯矩为-9.51772e+004kN·m，最大剪力为1.36255e+004kN。

承载能力最不利组合 弯矩包络（kN，m） 承载能力最不利组合 剪力包络（kN）

顶推施工过程中，主梁上缘最大拉应力为1.29MPa，下缘最大拉应力为0.51MPa，上缘最大压应力-9.32MPa，下缘最大压应力-15.42MPa，均满足规范对于预应力混凝土构件施工阶段的应力要求。

运营阶段主梁在标准值最不利组合作用下，最大压应力-14.91Mpa，在短期最不利组合作用下，最大拉应力1.43Mpa，均满足规范要求。

六、 结语

根据工程实际地形和场地条件，富翅门大桥工程富翅岛侧引桥采用顶推施工方案，具有良好的安全性和经济性。通过对顶推法施工连续箱梁的计算，表明箱梁在施工和运营阶段强度、应力验算均能满足规范要求，受力情况较好。