資水特大橋連續箱梁懸臂澆筑0＃塊托架法施工

何 俊

（湖南湖大建設監理有限公司，湖南長沙 410000）

資水特大橋連續箱梁懸臂澆筑0＃塊托架法施工

何 俊

（湖南湖大建設監理有限公司，湖南長沙 410000）

0＃塊的施工是整個懸臂澆筑的關鍵技術，以益馬高速公路資水特大橋為例，分析了0＃塊托架法施工技術的要點，主要包括托架結構選型，托架檢驗及托拼裝預壓方法，對同類橋梁的施工具有一定的參考價值。

特大橋；連續箱梁；0＃塊；托架法；施工

1 0＃托架設計

1.1 托架結構選型

主橋2＃～5＃墩柱在水中，連續梁0＃塊不能采用常規的落實式支架方案進行施工。為保證施工安全，根據現場實際調查情況，采用含三角桁架的型鋼托架支撐，作為0＃塊連梁段的施工平臺。

1.2 托架設計

托架由三角桁架、錨固系統、落架系統、橫向連系及模板系統等五部分組成。

三角桁架主梁采用2I32b雙拼槽鋼，斜撐采用2I20b雙拼槽鋼，立桿采用I20b槽鋼。單邊安裝6片，每側腹板位置2片，底板位置2片。墩身混凝土預埋精軋螺紋鋼，每個三角托架采用 4根PSB830φ32 mm預埋精軋螺紋鋼錨固。橫向分配梁采用I40b工字鋼，放置于2I20b雙拼槽鋼上。每邊鋪設3根。為了避免精軋螺紋鋼抗剪，采用2I32b雙拼槽鋼榫頭作為抗剪牛腿。

2 托架驗算

2.1 荷載計算

0＃塊梁段懸出墩外長度為1.5 m，鋼筋混凝土容重26.5 kN／m3，考慮三角托架示施工臨時結構，承受一次性，短期施工荷載，荷載安全系數取K=1.2。包括翼緣板自重、腹板自重、底板自重、模板重，經計算合計300.4 kN／m2。

2.2 三角托架驗算

（1）三角桁片受力驗算

為保險起見，0號塊混凝土除墩頂橫隔梁外其余重量都考慮由支架承擔，每邊重（104.2-30.6）×26／2=956.8 kN，支架每邊自重93 kN，每邊模板、掛籃荷載為20×1.5×14.5=435 kN，施工人群及機具活載為2.5×（1.5×14.5+1.5×6.5）= 78.75 kN，混凝土傾倒、振搗產生的荷載為2.0×（1.5×14.5+1.5×6.5）=63 kN。每邊托架承受總荷載為：（956.8+435+93）×1.2+（78.75+63） ×1.4=1 980.21 kN。一個0＃塊托架單邊由4片主三角桁架、2片副三角桁架承擔，不考慮副三角桁架承擔荷載。一片主三角托架承重總荷載：1 980.21／4=495.05 kN，受力模型如圖1。

圖1 受力模型

根據設計圖情況可得P1=P2=P3=495.05／3 =165 kN

由平衡彎矩公式計算得P4、P5

由：P1×0．1+P2×0．8+P3×1．5=P4×1．8

得出P4=220 kN

由：P1×0．1+P2×0．8+P3×1．5=P5×1．03

得出P5=384 kN

（2）斜桿下支撐點及斜桿受力驗算

斜桿采用2［20b雙拼槽鋼：截面積：A= 65.66 cm2，截面抵抗矩：Wx=382.8 cm3，截面慣性矩Ix=3 827.4 cm4；α=34.8°，P5=384 kN。

斜桿下支撐焊接點受力驗算：（安全系數取1.5）τ=P5×cosα／A=384 kN×1.5×cos34.8°／65.66 cm2=72 MPa＜［τ］=85 MPa

斜撐桿：單根桿最大承載力：P5=384 kN，安全系數取1.5。

2［20b豎向回轉半徑ix=76.4 mm

計算長細比λx=L／ix=2.19×1 000／76.4= 28.67

查表知軸心受壓構件縱向彎曲系數φ=0．9［Nx］=φA［σ］=0.9×65.66×10-4×140×103= 827 kN＞384×1.5=576 kN

由以上計算可知，斜桿受力滿足要求。

（3）水平桿及精軋螺紋鋼受力驗算

水平桿采用2［32b，截面面積：109.8 cm2，Wx= 1 007 cm3，Ix=16 114 cm4。2φ32 mm PSB830精軋螺紋截面積：A=16.08 cm2，截面抵抗矩：Wx= 6.43 cm3，截面慣性矩Ix=10.29 cm4，［σ］=1 030 MPa。P4=220 kN.水平桿軸向應力驗算：1.5×220 ×103／109.8×102=30＜［σ］=140 MPa。

精軋螺紋鋼水平桿軸向應力驗算：1.5×220× 103／16.08×102=196＜［σ］=1 030 MPa。

水平桿根部剪力：

τ=P5×cosα／A=384 kN×1.5×cos34.8°／109.8 cm2=43 MPa＜［τ］=85 MPa

σmax=1.5 Mmax／wx=1.5×41.3×106／1 007× 103=61.5 MPa＜［σ］=145 MPa

τmax=Nmax×1.5／A=178.2×1.5×103／109.8 ×102=24.3 MPa＜［τ］=85 MPa

由以上計算可知：水平桿及精軋螺紋鋼受力滿足要求。

（4）豎桿計算

豎桿采用［20b槽鋼：截面積：A=32.83 cm2，截面抵抗矩：Wx=191.4 cm3，截面慣性矩Ix=1 913.7 cm4；豎向回轉半徑ix=76.4mm

豎桿軸向受壓，取1.2的安全系數N=P5× cosα=384×cos34.8=315 kN

計算長細比λx=L／ix=1.8×1 000／76.4= 23.56

查表知軸心受壓構件縱向彎曲系數φ=0．9σ =1．2N／φA=1．2×315／0．9×32．83=127 MPa＜［σ］=140 MPa

由以上計算可知，豎桿受力滿足要求。

2.3 主分配梁計算

主分配梁采用I40b工字鋼：截面積：A= 94.07 cm2，截面抵抗矩：Wx=1 139 cm3，截面慣性矩Ix=22 781 cm4；

為保險起見，按最不利位置中間分配梁計算，翼板重量通過2根分配工字鋼傳遞，每根傳遞力為44.94×0.7×3.25／2=51 kN；每側腹板重量通過3根分配三角架傳遞，每根傳遞力為188.94×0.7× 0.65／3=28.7 kN；底板重量通過5根分配三角架傳遞，每根傳遞力為66.54×0.7×6.7／5=62.4 kN。

為簡化計算，同時為增加安全系數，懸臂段簡化為懸臂梁計算，腹板段簡化為單跨簡支梁計算，底板段簡化為3跨簡支梁計算。

懸臂段Mmax=76.5 kN·m

腹板段Mmax=5.74 kN·m

底板段Mmax=22.9 kN·m

由此可見，主分配梁受力最大為懸臂段部分，最大彎矩取Mmax=76.5 kN·m；最大剪力取Nmax= 102 kN

σmax=1.5Mmax／wx=1.5×76.5×106／1139× 103=100.7 MPa＜［σ］=145 MPa

τmax=Nmax×1.5／A=102×1.5×103／94.07× 102=16.3 MPa＜［τ］=85 MPa

由以上計算可知，主分配梁受力滿足要求。

2.4 翼板次分配梁計算

翼板次分配梁采用I32b工字鋼：截面積：A= 73.52 cm2，截面抵抗矩：Wx=726.7 cm3，截面慣性矩Ix=11 626 cm4；

翼板荷載按均布荷載支撐在2根分配梁上

q=44.94×3.25／2=73 kN／m

為簡化計算，同時為增加安全系數，簡化為4等跨（1.6 m）進行彎矩及剪力計算

σmax=1.5Mmax／wx=1.5×20×106／726.7×103 =41.3 MPa＜［σ］=145 MPa

τmax=Nmax×1.5／A=70.9×1.5×103／73.52× 102=14.5 MPa＜［τ］=85 MPa

由以上計算可知，次分配梁受力滿足要求。

3 托架安裝

廠家定制托架牛腿件，在橋墩施工時將牛腿和精軋螺紋鋼筋穿管進行預埋，所有的位置標高均嚴格控制。提前在地面組裝托架桁架桿件；待橋墩拆模后，將精軋螺紋鋼筋預張拉并錨固，吊裝桁架，安裝工字鋼橫梁、調坡桁架以及底模；安裝側模并加固；安裝梁體底腹板鋼筋和預應力管道后，安裝內模搭設支架，安裝梁體頂板鋼筋及預應力管道安裝，安裝其它預埋件并預留掛籃吊帶孔等，采用汽車泵澆筑0＃塊混凝土；待混凝土強度和彈性模量滿足設計要求后進行縱向鋼束的張拉；拆除模板，落梁，拆除托架。

4 托架預壓

根據本工程特點可以通過塔吊，使用比較傳統可靠的堆碼砂袋方法預壓。同時也可使用在底模上鋪設縱、橫墊梁后通過千斤頂輔以鋼絞線進行張拉預壓。兩種方法各有優劣，堆碼砂袋法耗時較長，但比較可靠，安全風險小。采用千斤頂張拉預壓，對本程而言因荷載較大，需采用較大墊梁，運輸安裝難度大，但吊裝速度較快。經綜合比較最終確定采用堆碼砂袋法預壓。

5 結束語

在狹小場地內進行連續梁施工，使用托架法現澆施工0＃塊具有很顯著的綜合效益。該托架系統具有施工安裝拆除簡便，節點群螺組裝施工速度塊，頂部對稱張拉桿件變形小，場地占用面積少，安全性高，經濟適用周轉次數高等優點。經過嚴格的工藝施工流程控制，拆模后梁體線形良好，達到了預期的效果。

［1］ 曾旭峰.預應力大懸臂蓋梁托架法施工技術［J］.山西建筑，2012，（34）.

［2］ 李曉斌.京滬高鐵特大橋連續梁0號塊托架法施工［J］.山西建筑，2012，（38）.

［3］ 顏向群等.高墩箱梁懸臂澆筑0號塊托架施工技術［J］.公路工程，2012，（2）.

U445.466

C

1008-3383（2017）01-0073-02

2016-09-05

何俊（1982-），男，工程師，主要從事道路與橋梁技術工作。