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摘要：劲性骨架属于桥梁工程设计的重要部分，是桥梁的整体框架。文章结合西莫河大桥施工条件及设计情况，对桥梁工程中劲性骨架的设计及施工工艺进行了具体的分析，可提供一定参考。
关键词：桥梁工程；劲性骨架；角钢
一、桥梁工程中劲性骨架设计
桥梁工程塔柱施工中多采取爬模施工工艺，考虑到工程模板高度，将两节模板高作为一个施工阶段，其高度则为4.5m；为此，在设计劲性骨架结构时，将劲性骨架的起步设计高度设定为4.5m。在桥梁施工中采取劲性骨架整体吊装方式进行施工，劲性骨架结构安装时，第一节劲性骨架结构高度应高出混凝土界面0.5m；后续劲性骨架安装时，则只需在已安装好的劲性骨架基础上进行接高即可，劲性骨架每次接高高度设计为4.5m，接高后进行混凝土浇筑作业；采取这种整体吊装形式的劲性骨架结构施工，存在着一定的缺点，如在整体吊装的安装形式上，其劲性骨架结构自重会较大，在定位前不能放松吊点，但吊点时间较长，容易影响工程施工进度；同时，在调整劲性骨架结构整体位置时存在困难。为此，可将劲性骨架设计为竖向两块的形式，采取分块吊装的施工工艺，在吊装后进行焊接，形成劲性骨架整体。这种方案施工效率较高，能增加施工进度。在西莫河大桥施工中，为了确保施工进度及质量，最终确定采取分块吊装劲性骨架的形式作为设计方案，每节骨架高4.5m。劲性骨架在结构中应用等边角钢及型钢，钢材用量相对整体吊装的形式降低到30kg/m3混凝土。劲性骨架结构的组成角钢分为两种，分别为75mm×75mm×8mm与100mm×100mm×10mm的角钢形式。骨架整体是由平联与加劲柱共同组成；根据施工情况，确定骨架加劲柱截面面积为44cm×36cm；劲性骨架结构可分为13个节段，如果将完整的劲性骨架结构作为空间桁架进行受力情况计算，在劲性骨架结构中，结构受力状态最为不利的是第一节骨架，第一节7.86m×4.47m的最底层骨架截面计算图如图1所示。在进行劲性骨架荷载设计时，需考虑到模板自重、骨架、混凝土重力、风力负载等因素；在进行劲性骨架设计时，需设置加劲柱，将平联作为梁单元；在进行桁架设计时，针对节点位置荷载情况，将每个面受力分解到整个框架的每个节点，固定底部节点，并确保平联与加劲柱连接稳定。
二、劲性骨架施工工艺
（一）制作劲性骨架
在本工程施工过程中，综合分析桥梁施工特点，并对各种方案进行了经济性、实用性研究，最终将角钢作为劲性骨架制造的原材料。角钢结构刚度较大，能满足劲性骨架的刚度需求，且角钢的应用还可节省材料，骨架分块加工安装，能获得一定的经济效益。在进行制作劲性骨架时，选择应用75mm×75mm×8mm型号角钢与100mm×100mm×10mm型号角钢，骨架则是由平联与加劲柱共同组成，加劲柱截面面积为44cm×36cm。劲性骨架制作一般是在制作棚中进行，按照设计图纸，进行预先加工。在加工过程中，应优先加工标准节单根桁架柱，然后根据设计图纸要求及所提供的数据，进行劲性骨架平联杆件的加工与制造。在进行骨架线形加工时，需严格按照施工设计图纸的要求及施工工艺进行加工，在确保骨架标准线形精确的基础上，开料后进行焊接作业。在安装桁架柱时，需严格控制其位置的精度，然后进行安装，并作固定措施处理，在完成桁架柱安装工艺后，方可焊接平联。完成以上工序后，便完成了单节段劲性骨架。
（二）安装劲性骨架
安装劲性骨架时，采取16T塔吊进行吊装。按照施工要求，将调平段预埋钢板与劲性骨架进行连接，并将调平段预埋钢板焊接锚固钢筋，预先埋入混凝土中。调平段预埋钢板属于整体劲性骨架的基础，关系着整体劲性骨架安装质量，为此，需对调平段标高与平面位置进行严格控制。在对接上部与下部劲性骨架时，需要先使用螺丝进行连接，在经过测量核实精度后，方可采取焊接形式将上、下劲性骨架进行连接。在劲性骨架安装次序上，要先进行梯形桁架安装，然后进行平联安装。由于劲性骨架在桥梁工程中主要发挥着固定模板与钢筋等作用，因此，劲性骨架安装过程是确定模板及钢筋位置的过程，为确保劲性骨架可操作性及实用性，需加强跟踪测量。在第一节劲性骨架安装定位时，需确保其精度，进行位置调整，直至符合设计标准。安装第二节劲性骨架时可将其直接与第一节劲性骨架进行连接，并控制其精度。在完成劲性骨架安装工作后，劲性骨架为其他施工提供了安全的工作平台，方便桥梁工程后续施工。
三、劲性骨架在桥梁工程设计中的应用
（一）施工地形与地貌分析
西莫河大桥桥址处于构造强烈剥蚀、河谷下切的中高山峡谷阶地地貌区，拟建桥台处，岸坡为基岩陡坎。桥位横跨自北向南流的西莫河，最后流入雅鲁藏布江。桥位轴线经过的地面高程为714.50-790.00m，相对高差约75.50m，地形起伏较大。
（二）施工地质条件分析
桥址区内地形起伏较大，桥台处植被发育。拟建桥台处地表被第四系土层所覆盖，主要由块石、漂石和砂、砾石层组成，呈松散至稍密状，河岸边基岩裸露。地表水发育，主要为自东向西的西莫河，主要受大气降水和雪水补给，在勘察期间，水位为716.80m，最高洪水位为723.80m，在洪水期间具有水石流性质，含有大量的块石和漂石。
（三）施工地层岩石条件分析
西莫河大桥桥址区按成因类型可分为上覆第四系冲洪积层及下伏基岩为中生界的雅鲁藏布江大拐弯群旁辛组（Mz）混合状片麻岩。其结构特征为第四系土层中广泛分布于地表，主要为第四系冲洪积块石土。基岩岩性为混合状片麻岩，按岩石风化及裂隙发育程度可划分强风化和弱风化状二带，强风化带推荐地基承载力[σ0]=700kPa，极限摩阻力τi=180kPa，弱风化带推荐地基承载力[σ0]=2000kPa。
（四）施工地质构造分析
据区域地质资料，桥址区区域处在三大构造区。其分别是南迦瓦前寒武古隆起区、雅鲁藏布江大拐弯地质构造中生代复杂构造带区及岗日嘎布晚古生代褶皱区。经地质调绘，地表为第四系土层较薄，桥位区可见基岩露头。
（五）施工水文地质分析
桥位区地表水体发育，主要受大气降水和雪水补给。地下水类型主要为第四系孔隙潜水及基岩风化裂隙水，受地表水及大气降水补给。勘察期间为旱季，钻孔中无地下水，水文地质条件属简单类型。根据《环境介质对混土腐蚀性的评价标准》判断：桥址区内地表水对混凝土没有腐蚀性。
（六）施工不良地质现象分析
桥位处不良地质现象主要为构造破碎带，位于大里程端AK134+984位置发现物探异常，主要为纵波波速低，同相轴不连续，结合现场调查，推测为构造破碎带异常，破碎带宽约5-8m，东倾，倾角约70°。破碎带内岩石破碎，有梳状石英充填，裂隙极发育。由于该构造破碎带通过大里程端桥台下部，对桥台有一定影响，且构造破碎带对其围岩完整性有一定影响，从而影响桥台岩石的完整性和稳定性。在西莫河桥梁工程设计时，根据施工条件及环境，综合应用了劲性骨架结构，为确保工程质量发挥着十分重要的作用。在桥面结构设计中，主桥两端存在着3m曲线段，需在桥面与加劲护栏上进行曲线处理；在横梁设计时，采取40a工字钢作钢骨砼横梁，并与劲性桁架、版面桥构成板桁结构，提高抗风性能，增加结构刚度；桥梁高度达到60m，为确保行车安全，采取劲性骨架的钢骨混凝土护栏；在塔架设计时，为了方便施工，设置劲性型钢梁作为骨架，以方便钢筋的架立，并发挥抗震作用。在桥梁工程中应用劲性骨架，对于确保桥梁质量和稳定性等方面发挥着重要作用，节约了施工成本，缩短了工期，最终使企业获得了良好的经济效益。
四、结语
综上所述，劲性骨架是桥梁工程设计的重要内容，在确保工程安全、提高施工进度等方面发挥着不可或缺的作用。文章结合西莫河大桥施工概况，综合分析了劲性骨架在桥梁工程中的设计及施工工艺，最终使企业获取了良好的经济效益，值得参考。
参考文献：
[1]赵晓斌.劲性骨架对钢筋混凝土拱桥极限承载力的影响[D].重庆：重庆交通大学，2011.
[2]刘剑，刘永健，杨炳成，等.关于桥梁结构线弹性稳定安全系数的讨论[J].广西大学学报（自然科学版），2009，34（06）：719-724.
作者:周闯 单位:长沙理工大学