彭武苹
（江西省路桥工程集团有限公司，江西南昌330038）
摘要：本文主要研究如何解决大跨桥梁桥墩在深水中的施工问题，以赣江特大桥为例，介绍深水中承台施工的挡水支护设计与施工，计算水头较高为10.5m，采用单壁钢套箱对该主墩承台进行施工遥采用ANSYS有限元对该单壁钢吊箱进行建模分析计算。该工程所采用的模拟计算方法可行，施工工艺可靠，值得进一步推广。 关键词：深水承台；单壁钢吊箱；设计与施工
0工程概况
赣江特大桥位于泰和县万合镇附近，东起万合镇南垄村下游约300m处，西至泰和垦殖场附近，为跨越赣江而设置一座特大桥。主桥采用（63+110+ 110+63）m预应力砼变截面连续箱梁遥最大桥高30m。主桥12#~14#主墩采用薄壁式实体桥墩，墩身宽7.5m，厚3.5m；主墩基础采用双排桩基础，每排两根直径2.8m桩基，桩距7m；主墩承台高4m，长12m，宽12m。11#和15#过渡桥墩亦采用薄壁式实体桥墩，墩身宽7.5m，厚3m；过渡墩采用双排桩基础，每排两根直径2.2m桩基，桩距横桥向6m，顺桥向5.5m；
过渡墩承台高3.5m，长10.2m，宽9.5m。
根据调绘和钻探分析，桥区地表水丰富，路线横跨赣江。下游2km处为石虎塘航电枢纽，常水位高程一般在56.3m左右，水深10m~12m，暴雨季节受上游万安电站及下游石虎塘航电枢纽泄洪影响，水位暴涨暴落,8h内水位变幅可达1.5m~2.5m，最大流速2.0m/s。
本文对主桥12#~14#墩承台单壁钢吊箱设计及施工进行研究。
1钢吊箱结构形式1.1总体结构布置
泰和北赣江特大桥12#〜14#墩左右幅承台均为独立承台4m厚承台1次浇筑完成。在承台底部设置1.5m厚的封底混凝土，吊箱尺寸在承台外轮廓尺寸基础上各边外扩5cm，内尺寸为12.1mx12.1m，吊箱体高10m。吊箱内部设两道钢管撑，底板与壁体通过对接钢筋相连，底板在钢护筒位置处预留孔洞，开孔尺寸比钢护筒半径大150mm。护筒顶设置承重架，承重架与底板通过精轧螺纹钢相连。钢吊箱采用分块拼装后用千斤顶下的施工工艺。 1.2钢吊箱底板
底板采用8mm钢板+主梁HN350X175型钢+次肋HN175x90型钢+拼接槽钢轻型［33+加劲板+限位板等组合加工而成，底板平面尺寸为12.836x 12.836m，底板高0.358m，重量为24.131t。底板拼接槽对拉
钢筋拉置须同壁体封底槽钢开孔位置对应，底板加强主梁焊接完毕后开孔椎60，底部设置贴板，贴板尺寸亿20x200x240mm。底板开孔在加工前根据钢护筒偏位后实际位置现场放样，孔边余度为150mm。吊箱拼接时，须在壁体与底板间设置膨胀型止水条止水。
作者简介：彭武苹（1984-），女，江西安福人，本科，工程师，主要从事公路工程施工管理.
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图1钢吊箱剖面图
图2钢吊箱底板平面布置图
1.3吊箱壁板
吊箱承台部分壁板平面共分为12块，I 、域、 芋、郁、V 、遇等6种类型，每种2块组合拼装而成,
壁板高度均为10m ；壁板厚度均为588mm，组合结
构为8mm 面板+环向主梁HN588x300型钢（设置两 道与钢管撑齐平）+环向次梁HN175x90 （间距 550mm 〜700mm 布置）+竖向次梁HN350xl75 （间距
1000mm 布置）+竖向槽钢［33+封底槽钢［36。壁板间
连接全部采用螺栓连接，两壁板间夹放膨胀型止水 条止水。
1.4围檩内支撑结构
吊箱共设置2层内支撑，高程为：+53.8m, + 57.7m 。上下两层支撑均采用十字对撑，每层由两根
钢管①630x8mm 组成，焊接在壁板内侧，钢管撑端
部与壁板之间设置支撑板，支撑板范围内的壁板须 挖孔后与支撑板塞焊并在钢管端部四周焊接加劲
板。
图4钢吊箱支撑结构图
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吊箱下放采用千斤顶整体下放。在护筒顶部布
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・
置支撑牛腿及放承重架，并根据钢护筒实际位置焊接导向装置防止下放过程中钢吊箱发生偏位。保持连通器开启状态，选择气象条件良好时，利用千斤顶整体下放钢吊箱。吊箱设置8个吊点，每个吊点处配置一台50t液压千斤顶+一根17m长渍32mm 精扎螺纹钢；吊点的承重梁采用2HN588x300型钢，计算精轧螺纹钢长度，保证下放高度。钢吊箱下放时尽量保证8台千斤顶同步下放、均匀受力，下放前应先试吊，并观察钢吊箱的受力及变形情况。
图5钢吊箱下放系统立面图
1.6封底混凝土
在承台底部设置1.5m厚的封底混凝土，标号为C30o且在护筒上增设抱箍、封孔板，增加其握裹力和止水能力。
2单壁钢套箱受力分析及其验算
2.1设计采用荷载及荷载组合
2.1.1荷载
钢材自重：7.85x103kg/m3；钢筋混凝土自重26kN/m3
水流力：P w二F w/A=C w pv2/2=1.5xl.0/2x22=3.0kPa 2.1.2钢材及焊缝的容许应力
依照《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，临时工程Q235钢材的容许应力：
弯应力、综合应力：［滓］=145xl.3=188MPa,
抗压应力:［滓］=140x1.3=182MPa,
剪应力:［子］=85xl.3=110MPa,
依照《混凝土结构设计规范》，预应力螺纹钢筋0T40的抗拉强度设计值为f py=650Mpa。
2.2设计工况
计算考虑四个设计工况：下放工况、浇筑封底砼工况、抽水工况、浇筑承台工况。
2.3单壁钢套箱计算
采用ANSYS有限元软件对该单壁钢吊箱进行建模、分析、计算。
2.3.1工况一：下放工况
吊箱拼装完毕后，在四根护筒顶部设置下放承重架，每个承重架设置两个吊点，承重架通过精轧螺纹钢与底板相连，共八个吊点，利用千斤顶下放，下放选取风速流速均较小天气下进行，未考虑风荷载。约束条件：承重架与护筒相连处固结，导向处约束水平位移。钢吊箱下放时整体模型图如图6o
图6钢吊箱下放整体模型图
钢吊箱下放工况各构件中面板应力最大，最大应力为115MPa<215MPa，吊箱各构件变形及应力均满足设计要求。
2.3.2工况二：浇封底工况
吊箱下放到位后，及时安装第二层承重架，并利用千斤顶和精轧螺纹钢与底板相连，调试千斤顶确保16根精轧螺纹钢均匀受力，清理底板障碍物后，利用封边板及抱箍封堵护筒与底部面板间的空隙，准备浇注封底混凝土。浇筑封底时应选择较小风速、较小水流条件下进行，浇筑过程中须保持连通器打开，以保证吊箱内外水位时刻保持一致。约束条件：承重架与护筒连接处约束竖向位移，导向架处约束水平位移。浇封底时吊箱整体应力图和位移图如图7和图8所示。
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・
ANSYS
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图7浇封底时吊箱整体应力图
NGQAL
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应用系统集成A 帕p
di
比C -.<131431 三曲- .1131431
图10抽水底时吊箱整体位移图
浇筑第一层承台工况各构件中面板应力最大, 最大应力为165MPa<215MPa，吊箱各构件变形及应
力均满足设计要求。
2.3.4工况四：浇筑第一层承台
承台钢筋绑扎完成后，浇筑第一层承台4.0m 厚。约束条件：封底混凝土与钢护筒接触面固结。浇
筑第一层承台时吊箱整体应力图和位移图，如图11
和图12所示。
图8浇封底时吊箱整体位移图
浇筑封底工况各构件中面板应力最大，最大应
力为150MPa<215MPa ，吊箱各构件变形及应力均满
足设计要求。
识别腕带
2.3.3工况三：钢吊箱抽水
待封底混凝土达到设计强度后，关闭连通器,
抽水，拆除护筒顶部搁置梁，割除封底混凝土以上
钢护筒，绑扎承台钢筋，准备浇承台。约束条件：封
底混凝土与钢护筒接触面固结。抽水时吊箱整体应
力图和位移图如图9和图10所示。
图9抽水底时吊箱整体应力图
图11浇筑第一层承台时吊箱整体应力图
图12浇筑第一层承台时吊箱整体位移图
浇筑第一层承台工况各构件中面板应力最大,
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模板的制作・
最大应力为155MPa<215MPa，吊箱各构件变形及应力均满足设计要求。
2.4封底混凝土计算
(1)抽水工况，钢护筒最大支反力：N=1360kN 抽水时封底混凝土与渍3100钢护筒握裹力:
N_1360
I--3.14x3.1x1.5二 93KPaVl50KPa，满足要求。
(2)浇承台工况，钢护筒最大支反力：N=1920kN 浇筑承台时圭寸底混凝土与渍3100钢护筒握裹力:
N_1920
I--3.14x3.1x1.5
=131.4^a<150^a，满足要求。
综上所述，各工况下封底混凝土与钢护筒之间的握裹力均满足要求。
3单壁钢套箱施工
采用先平台后围堰施工方法施工。主要施工流程：施工准备寅拆除钻孔平台寅割除钢护筒到指定标高寅焊接拼装平台牛腿寅安装底板寅安装吊挂梁寅安装吊挂锁住底板寅安装侧壁板寅安装顶、底层内支撑钢管寅焊接钢护筒抱箍寅在护筒上焊接导向装置寅将围堰下放至设计标高位置寅安装其余四组承重架，将千斤顶转换成螺栓连接寅浇筑封底混凝土寅解除吊挂寅割除钢护筒、破桩头寅施工承台、墩身寅围堰拆除。
3.1施工步骤介绍
3.1.1步骤一
精轧管(1)左右幅墩位处钻孔桩全部施工完成后拆除钻孔平台；
(2)护筒开槽口至标高+60.712m；
(3)在钢护筒上焊接拼接平台及施工作业平台，拼装牛腿底标高+57.000。
图13拼装牛腿平面布置图3.1.2步骤二
(1)采用吊车将底板型钢逐根吊至拼接平台上，根据施工图纸安装、焊接成骨架，型钢骨架后完成后，铺设8mm钢板并焊接牢固夺；
(2)安装底板16根精扎螺纹钢(底部2m范围外套pvc套管)；
(3)底板拼装完成后，在钢护筒上安装吊挂承重梁，安装吊挂端头精扎螺纹钢(8根)并锁住、抄垫。
3.1.3步骤三
(1)拼装侧壁板，壁板与底板采用对拉钢筋连接；
(2)在壁板上焊接顶、底层支撑板及支撑牛腿；
(3)安装顶、底层内支撑钢管；
(4)安装围堰底板与护筒之间的封孔板及抱箍。
图14吊箱拼装示意图
3.1.4步骤四
(1)在下层内支撑位置设置导向装置，打开联通孔；
(2)安装8台下放千斤顶；
(3)8台千斤顶同步下放吊箱到设计标高，整个吊箱挂于钢护筒上(吊挂精扎螺纹钢同时受力)；
(4)精确调整围堰平面位置后，将底层内支撑导向与钢护筒抄死并焊接固定，并将围堰外围的钻孔平台未拆除的钢管桩与围堰焊接固定。
3.1.5步骤五
厨房收纳盒
(1)放置其余四组承重架连接精轧螺纹钢，保证均匀受力；
(2)拆除千斤顶换成螺帽连接(精扎螺纹钢吊挂不解除)。
自动杀菌净手器
3.1.6步骤六
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