九華河大橋0號(hào)及1號(hào)塊托架施工技術(shù)

查長(zhǎng)亮，胡偉，汪陽(yáng)，王立興

（1.安徽省江南產(chǎn)業(yè)集中區(qū)建設(shè)投資發(fā)展（集團(tuán)）有限公司，安徽 池州 247126；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

1 工程概況

九華河大橋位于安徽省池州市江南集中區(qū)境內(nèi)，主橋全長(zhǎng)226m，跨徑布置為：63m+100m+63m。主橋結(jié)構(gòu)形式為變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，箱梁為單箱雙室截面，橋面寬度22.5m，底板寬15m，箱梁根部中心線處箱梁高5.9m，跨中箱梁高2.7m，梁高以二次拋物線變化，頂板厚0.28 m，腹板厚0.5m～0.8m，底板厚0.3m～1.4m，橋面橫坡1.5%。

梁體采用掛籃懸臂澆筑施工，0號(hào)及1號(hào)塊利用墩身預(yù)埋鋼托架施工，并分兩次澆筑完成（先澆筑底板、腹板，再澆筑頂板）。0號(hào)塊長(zhǎng)4 m，高5.9 m，腹板厚0.8 m，底板厚1.4 m，重量826.80 t；1號(hào)塊長(zhǎng)4m，高5.389m～5.9m，底板厚0.7227m～1.4m，重量380.23t。

2 托架設(shè)計(jì)

托架是固定在墩身上部以承擔(dān)0號(hào)及1號(hào)塊支架、模板、混凝土和施工荷載的重要受力結(jié)構(gòu)，采用自支撐體系構(gòu)件設(shè)計(jì)[1]。綜合考慮工期、成本、施工難易度及施工環(huán)境等因素，決定采用三角托架法。三角托架法具有不受墩身高度限制、承載力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、受力明確的特點(diǎn)[2]。

2.1 設(shè)計(jì)概況

托架主要由三角架、橫梁、縱梁及貝雷梁組成。托架是利用牛腿作為支點(diǎn)，32mm精軋螺紋鋼兩端對(duì)拉使其固定在墩身上部以承擔(dān)0號(hào)及1號(hào)塊的重要受力結(jié)構(gòu)。

首先，在混凝土墩身施工時(shí)預(yù)埋6個(gè)牛腿鋼板和6個(gè)支撐鋼板，鋼板采用A3鋼板，規(guī)格分別為75cm×65cm×2cm和170cm×55cm×2cm，同時(shí)墩身每個(gè)支撐鋼板處對(duì)稱(chēng)預(yù)留孔道以備穿插32mm精軋螺紋鋼。然后，就地焊接6套牛腿構(gòu)件，起重機(jī)吊裝后滿焊接至預(yù)埋鋼板上，精軋螺紋鋼對(duì)拉張緊，牛腿與鋼板部位采用三角鋼板加強(qiáng)焊接；牛腿上支架采用槽鋼焊接斜撐，斜撐X型布置，并且在三道牛腿上支架外端采用槽鋼焊接成整體；每道牛腿上支架安放沙筒，沙筒鋼板上布置2組貝雷梁，每組貝雷梁采用花架連接，2組貝雷梁之間采用槽鋼焊接，目的是增強(qiáng)貝雷梁整體剛度。最后，就地焊接0號(hào)塊、1號(hào)塊底模和底橫梁（整體），吊裝至貝雷梁上[3-4]。

圖1 托架布置圖

圖2 牛腿托架有限元模型圖

圖3 鋼管樁軸力云圖

圖4 I36工字鋼剪應(yīng)力云圖

圖5 測(cè)點(diǎn)布置圖

預(yù)壓沉降觀測(cè)表單位：（mm） 表1

2.2 主要尺寸

牛腿的鋼管長(zhǎng)度為5.6m，直徑為325mm，壁厚為8mm；牛腿上部采用I36工字鋼。牛腿高度為4m，工字鋼和鋼管夾角為45°，每根牛腿間距為6m。貝雷梁由2個(gè)貝雷片組成，長(zhǎng)度為21m，高度為1.5m，寬度為0.5。托架布置如圖1所示。

2.3 托架驗(yàn)算

采用大型通用有限元程序MIDAS/Civil[5]，建立支撐托架的空間模型。模型共劃分22個(gè)桁架單元，309個(gè)梁?jiǎn)卧?18個(gè)節(jié)點(diǎn)，124個(gè)節(jié)點(diǎn)荷載，牛腿支架鋼管交接點(diǎn)、牛腿支架與貝雷梁均采用彈性連接，托架與橋墩處的連接處理為固接。計(jì)算模型如圖2所示。

首先對(duì)牛腿中鋼管和牛腿上部貝雷梁進(jìn)行強(qiáng)度分析，如圖3、圖4計(jì)算可得鋼管的最大軸向壓應(yīng)力為104MPa，貝雷梁的最大剪應(yīng)力為0.2MPa，最大彎曲應(yīng)力為0.3MPa，最大變形為0.0035mm。由《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ025-86）知，對(duì)應(yīng)的容許值分別為200MPa、85MPa、145MPa、15mm，鋼管和貝雷梁的設(shè)計(jì)均滿足要求。計(jì)算可得，牛腿支架的臨界荷載安全系數(shù)最小為1.54>1，梁?jiǎn)卧?9的最大軸向壓應(yīng)力183.4MPa<140MPa，最大剪應(yīng)力27.9MPa<85MPa，最大彎曲應(yīng)力25.92MPa<145MPa，結(jié)構(gòu)最大變形13.2mm<15mm，也均滿足要求。

3 托架預(yù)壓

3.1 預(yù)壓目的

采用托架澆筑梁段時(shí)，由于托架彈性、桿件連接處有縫隙等因素，可能使托架下沉，引起混凝土梁體位置變化。因此在混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)托架進(jìn)行試壓，以消除其非彈性變形，測(cè)出彈性變形值，為底模標(biāo)高調(diào)整提供依據(jù)，確保梁體線性符合設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)一步檢驗(yàn)托架的安全性能。

3.2 預(yù)壓荷載

預(yù)壓荷載一般取托架實(shí)際承重的1.1倍～1.3倍，本工程中每側(cè)墩身預(yù)壓荷載取實(shí)際承重的1.2倍，即：預(yù)壓荷載=實(shí)際承重×1.2=(混凝土自重+模板自重+施工荷載)×1.2=960.5t。預(yù)壓荷載分三級(jí)進(jìn)行：第一級(jí)為0.5倍預(yù)壓荷載（480.25t），第二級(jí)為0.8倍預(yù)壓荷載（768.4t），第三級(jí)為1.2倍預(yù)壓荷載（960.5t）。

3.3 加載及卸載

0號(hào)、1號(hào)塊底模調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高后開(kāi)始加載。加載的沙用編織袋裝采用塔吊運(yùn)至底模上。每個(gè)編織袋裝沙的重量應(yīng)大致相等，并隨機(jī)抽取10袋沙稱(chēng)其質(zhì)量，取其平均重量，以確定加載沙袋數(shù)量。加載分三級(jí)進(jìn)行，每級(jí)加載完成并穩(wěn)定后及時(shí)觀測(cè)其支架變形，然后再繼續(xù)加載。加載完成待支架穩(wěn)定后開(kāi)始卸載，卸載時(shí)用塔吊將沙袋吊至地面，并用裝載機(jī)將其清走。

3.4 沉降觀測(cè)

根據(jù)托架及加載特點(diǎn)，在0號(hào)塊布置4個(gè)點(diǎn)，在1號(hào)塊各布置4個(gè)點(diǎn)，如圖5所示。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在底模模板上，并用油漆標(biāo)注，用水準(zhǔn)儀觀測(cè)，在底模調(diào)整好后加載前先測(cè)觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高，以后每級(jí)加載完成后再觀測(cè)其沉降值。最后一次加載完成后每12h內(nèi)進(jìn)行一次沉降觀測(cè)，當(dāng)相鄰觀測(cè)沉降值差小于1mm時(shí)即可認(rèn)為沉降穩(wěn)定，開(kāi)始卸載，卸載完成后再對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，計(jì)算出模板彈性變形量和非彈性變形量，如表1所示。

4 總 結(jié)

①上述所設(shè)計(jì)的托架已在龍騰大道跨九華河大橋0號(hào)、1號(hào)塊施工中成功實(shí)施，該托架在確保安全可靠的前提下，結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，傳力路徑明確，不僅節(jié)約工程成本，而且大大縮短了施工工期，在同類(lèi)工程施工中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

②在0號(hào)、1號(hào)塊澆筑前，必須對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，以消除托架的非彈性變形，并為0號(hào)、1號(hào)塊立模標(biāo)高的確立提供科學(xué)依據(jù)。

[1]徐君蘭.大跨度橋梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2011.

[2]曲任權(quán)，尹玉林，王桃娣.大跨度連續(xù)梁0號(hào)塊支架方案及預(yù)壓施工方法[J].公路，2010（10）.

[3]JTG/T 50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]JTGF80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2011.

[5]MIDAS.土木結(jié)構(gòu)分析手冊(cè)[M].北京：北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司，2005.

[6]曹愛(ài)虎,胡成.施工工藝變化對(duì)斜拉橋施工監(jiān)控的影響分析[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（2）.