異型墩帽連續(xù)梁橋0號(hào)塊銷接托架設(shè)計(jì)與施工

馬洪建

(中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司， 天津 301700)

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異型墩帽連續(xù)梁橋0號(hào)塊銷接托架設(shè)計(jì)與施工

馬洪建

(中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司， 天津 301700)

【摘要】以銅玉鐵路錦江特大橋主橋箱梁0號(hào)塊為例，設(shè)計(jì)了大噸位銷接托架。通過調(diào)整托架錨座的方式，實(shí)現(xiàn)了異型墩帽條件下托架主要構(gòu)件的規(guī)格統(tǒng)一和周轉(zhuǎn)利用。不僅降低了施工成本，而且提高了施工速度，保證了施工質(zhì)量和安全，可為同類工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】高墩;托架;銷接;預(yù)壓;變形

1工程概況

錦江特大橋位于銅仁市環(huán)北街道管轄區(qū)大明邊城處，為跨越濱江大道、錦江及大明邊城外環(huán)路的特大橋，橋梁跨徑為1×24 m+9×32 m+(40+64+40) m+(68+128+68) m+(40+64+40) m+3×24 m，全橋長度為960.85 m(圖1)。該橋(68+128+68) m連續(xù)梁的14號(hào)和15號(hào)墩其0號(hào)塊長1 300 cm，梁高956.9～988.9 cm，梁寬B=11.9 m，節(jié)段混凝土體積為572.4 m3，總重量達(dá)1 516.9 t。該橋0號(hào)段施工的主要難度為：

(1)14號(hào)和15號(hào)墩墩高分別為47.0 m和48.5 m，且位于錦江河道內(nèi)，常規(guī)支架不適合該橋0號(hào)塊節(jié)段施工，只能采取托架施工方案。

(2)該橋0號(hào)塊節(jié)段重量高達(dá)1 516.9 t，且該橋墩墩頂采用托盤式結(jié)構(gòu)，屬于空間不規(guī)則形狀，給托架的設(shè)計(jì)帶來難度。

圖1　錦江大橋布置

2大噸位施工托架設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

2.1托架設(shè)計(jì)

橋梁施工臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)只考慮其承載力是否能夠滿足要求，還要考慮到施工是否方便可行。為減少高空焊接作業(yè)，保證托架的施工質(zhì)量，避免意外事故，同時(shí)考慮到托架主要構(gòu)件的周轉(zhuǎn)使用，本橋托架各主要構(gòu)件之間采用銷接形式(圖2)。

2.2托架驗(yàn)算

本工程0號(hào)塊長1 300 cm，梁高956.9～988.9 cm，梁寬B=11. 9 m。托架承重段箱梁長2.7 m，平均每米混凝土方量為29.33 m3，則每米重力P0=29.33×26 kN=763 kN。根據(jù)相應(yīng)規(guī)范橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算荷載計(jì)算見表1。

經(jīng)計(jì)算的橫梁的內(nèi)力如圖3所示，托架的內(nèi)力圖如圖4所示。

由此可得：

(a)立面圖

(b)剖面圖

(c)平面圖圖2　托架設(shè)計(jì)

位置q1(翼緣)q2(腹板)q3(頂板+底板)托架承重梁段長度/m2.72.72.7荷載分布長度/m2.450.905.2混凝土/(26kN·m-3)42.43800.95157.92模板/(1.2kN·m-2)3.7360.36.55支架/(2kN·m-2)5.45.45.4施人設(shè)/(3kN·m-2)8.18.18.1振搗荷載/(2kN·m-2)5.45.45.4傾倒混凝土荷載/(2kN·m-2)5.45.45.4不可預(yù)見荷載/(1kN·m-2)2.72.72.7合計(jì)/(kN/m2)73.2888.3191.5

(a) 橫梁彎矩

(b) 橫梁剪力圖3　橫梁內(nèi)力

3托架預(yù)壓及實(shí)施效果

3.1托架預(yù)壓方案

預(yù)壓目的：(1)驗(yàn)證托架的穩(wěn)定性、剛度及強(qiáng)度，確保施工安全。(2)消除托架的非彈性變形，測量托架的彈性變形,指導(dǎo)梁體標(biāo)高控制。(3)通過托架預(yù)壓措施模擬箱梁荷載情況，測量托架變形沉降情況，確保梁體不因托架沉降而產(chǎn)生開裂。

(a) 托架彎矩

(b) 托架剪力

(c) 托架軸力圖4　托架內(nèi)力

托架預(yù)壓施工方法：(1)根據(jù)箱梁的翼板薄、重量較輕、箱室部位較厚、重量較重的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取翼板與箱室部位分開進(jìn)行預(yù)壓。翼板部位較輕，3次預(yù)壓到位(120%結(jié)構(gòu)重)，其中每側(cè)預(yù)壓分布如圖5所示。1區(qū)為底板和頂板承重區(qū)，總承重為67.62 t,預(yù)壓時(shí)20%、50%、100%、120%結(jié)構(gòu)重分級(jí)進(jìn)行預(yù)壓；2區(qū)為腹板承重區(qū)，總承重每側(cè)69.81 t,預(yù)壓時(shí)20%、50%、80%、90%、100%、120%結(jié)構(gòu)重分級(jí)進(jìn)行預(yù)壓；3區(qū)為翼緣板承重區(qū)，總承重8.89 t,預(yù)壓時(shí)20%、80%、120%結(jié)構(gòu)重分級(jí)進(jìn)行預(yù)壓。(2)加載20%時(shí)持續(xù)約30 min后測量沉降量；50%時(shí)持續(xù)約1 h;80%、90%荷載分別持續(xù)2 h后測量沉降量;加載至100%荷載時(shí)，每隔2 h測量一次，沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行超載預(yù)壓;120%荷載持續(xù)約24 h，每隔2 h測量一次。沉降穩(wěn)定后方可進(jìn)行卸載，并記錄加載和卸載過程的沉降數(shù)據(jù)。

圖5　預(yù)壓加載

3.2預(yù)壓分析

通過對(duì)分級(jí)加載和分級(jí)卸載過程托架各測點(diǎn)變形觀測得，14號(hào)墩托架預(yù)壓加載過程的變形情況如圖6(a)所示，預(yù)壓卸載過程托架的變形情況如圖6(b)所示，托架預(yù)壓彈性變形情況如圖6(c)所示，托架預(yù)壓非彈性變形情況如圖6(d)所示。由此可知：

(1)14號(hào)墩托架在預(yù)壓過程中總體變形較小，在加載為設(shè)計(jì)荷載的120%時(shí)托架的最大豎向變形為2.6 cm，平均豎向變形為1.3 cm。

(2)托架預(yù)壓豎向變形主要由非彈性變形所引起，在加載為設(shè)計(jì)荷載的120%時(shí)托架的最大非彈性豎向變形為1.0 cm，平均豎向非彈性變形為0.28 cm。

(3)托架預(yù)壓過程中彈性豎向變形較小，在加載為設(shè)計(jì)荷載的120%時(shí)托架的最大彈性豎向變形為1.8 cm，平均豎向彈性變形為1.0 cm。

(a) 加載變形

(b)卸載變形

(c) 加載彈性變形

(d)卸載非彈性變形圖6　預(yù)壓數(shù)據(jù)分析

4結(jié)論

結(jié)合銅玉鐵路錦江特大橋的工程特點(diǎn)，經(jīng)論證分析，該橋14號(hào)和15號(hào)墩箱梁0號(hào)塊采用托架法施工，通過該項(xiàng)目的實(shí)際實(shí)施效果，得到如下結(jié)論：

(1)本橋0號(hào)塊托架設(shè)計(jì)合理，托架承載力和剛度均滿足要求，通過預(yù)壓有效消除了托架非彈性變形。施工實(shí)踐證明立模時(shí)托架的豎向彈性變形按10 mm考慮合理。

(2)為了提高托架材料的周轉(zhuǎn)性，降低施工成本，托架設(shè)計(jì)時(shí)通過錨座來適應(yīng)墩頂空間變化，實(shí)現(xiàn)了主要構(gòu)件采用統(tǒng)一規(guī)格。

(3)采用銷接連接，減少高空焊接作業(yè)，提高了施工速度，保證了托架的施工質(zhì)量，取得了較好的工程效果。

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【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

【中圖分類號(hào)】U445.466

[作者簡介]馬洪建(1986～)，男，滿族，本科，工程師，從事道路橋梁隧道施工工作。

[定稿日期]2015-10-12