連續梁橋0號塊托架方案設計及驗算

賀 祚

(中鐵十八局集團第五工程有限公司，天津 300459)

1 工程概況

那蘇河雙線大橋為玉溪至磨憨鐵路工程跨那蘇河的雙線6跨橋，里程范圍DK245+684.59～DK246+14.1，橋梁全長329.51 m。跨越那蘇河采用(60+104+60)m連續梁，采用掛籃懸臂澆筑施工。梁體為單箱單室、變高度、變截面箱梁，梁體全長225.6 m，中跨中部10 m梁段和邊跨端部13.8 m梁段為等高梁段，梁高4.8 m；中墩處梁高為8.0 m，其余梁段梁底下緣按二次拋物線y=8+3.2×x2/432(m)變化。箱梁箱底寬6.6 m，一般斷面頂板寬11.9 m，接觸網支架處頂板加寬至14.9 m，設置避車臺處頂板加寬至14.5 m。

2 0號塊托架設計

那蘇河雙線大橋地處山區，且主墩均為高墩，不適于支架法施工。為保證施工進度，結合施工標準化要求，經過比選，主橋0號塊選擇三角托架法施工。三角托架法的原理是通過錨固于墩身上的預埋牛腿將三角架錨固于墩身上，形成簡支結構，在三角架上搭設托架平臺，從而實現0號塊的澆筑。

0號塊墩頂托架總體布置如圖1所示。0號塊長12 m，墩頂部分8 m，前后兩側各2 m懸臂段，懸臂段采用三角托架法，每側3組雙拼I40工字鋼三角托架，托架通過預埋在墩頂頂帽內的牛腿固定在墩身兩側。托架上部按預定位置放置30 cm高砂桶，上面放置橫向主梁(雙拼I40b工字鋼)、縱向排架(I16)，安裝底模板。

圖1 托架結構布置圖(單位：mm)

3 荷載分析

排架承受澆筑時的混凝土荷載，按照均布荷載計算，采用MIDAS軟件進行計算，采用梁單元均布荷載計算，根據鋼結構設計規范，荷載組合系數均取1.0。施工活載考慮如下因素：施工人員、施工料具、運輸荷載，按2.0 kN/m2計；水平模板的混凝土振搗荷載、傾倒混凝土沖擊荷載均按2.0 kN/m2計；豎向風荷載Pv=16.66 kN/m，按照均布荷載施加在外側模及底模上，內模不考慮風荷載，均布荷載值為16.66 kN/m /11.9 m =1.40 kN/m2。

以橋墩外邊緣處的梁截面(最大截面)及0號塊端部截面的平均值作為檢算截面，相對實際情況，較重的荷載施加在外側，計算結果偏安全。橋墩截面之上的梁部自重由橋墩承擔。兩端的截面劃分如圖2所示。

圖2 截面劃分(單位：mm)

翼緣板面積為1.57 m2，翼緣板下兩排橫向工字鋼，間距為0.9 m。翼緣板下模板按照10 kN/m2(縱向5 m長度按照10 t)計算。翼緣板下每排橫向工字鋼所受的均布荷載值為36.61 kN/m；腹板平均面積為7.1 m2，腹板重量由5排排架承擔，則每道排架承擔20 cm范圍內的荷載為39.71 kN/m；底板平均面積為7.08 m2，底板重量由8排排架承擔，則每道排架承擔60 cm范圍內的荷載為29.69 kN/m。

4 托架結構驗算

利用MIDAS有限元程序，按照托架實際結構建立空間模型進行分析，單個0號塊按一次澆筑完成進行計算，所建模型見圖3，計算結果見表1。

圖3 整體計算模型

表1 托架結構驗算結果

注：L為變彎構件的跨度。

(1)托架整體模型計算結果如圖4所示。

(2)橫向分配梁采用雙拼40b工字鋼，分部驗算結果如圖5所示。

(3)主梁上面采用I16b排架，排架驗算結果如圖6所示。

(4)翼緣板下縱向工字鋼采用I40b。

(5)托架為傳力結構，將0號塊荷載傳遞給牛腿及墩身。托架由雙拼40b工字鋼組焊加工而成，其中上側橫梁提前預埋，斜撐現場焊接，斜撐底部焊接于支承牛腿上，頂部與提前預埋的橫梁焊接牢固。安裝時需用塔吊提升輔助安裝，保證左右對稱，底部均勻落于3個牛腿上，確保3個牛腿受力平衡。0號塊懸臂段布置6個三角架，單側3個為1組加設橫向聯結。

圖4 整體模型計算結果

圖5 橫向分配梁結果

圖6 排架計算結果

(6)托架支點最大水平反力361.0kN，最大豎向反力453.3 kN。

對拉桿檢算：為防止橋墩混凝土受拉，每個托架頂部采用4根?25 mm的精軋螺紋鋼連接，精軋螺紋鋼的承載力：N1=σ×A=1 629.7 kN；每個托架端部焊有鋼板，鋼板背面焊鋼筋鉤與梁體錨固，鋼筋采用6根?20 mm的普通鋼筋連接，普通鋼筋的承載力：N2=σ×A=678.6 kN。由于N1+N2≥361 kN，精軋螺紋鋼和普通鋼筋抗拉承載力滿足要求。

普通鋼筋和精軋螺紋鋼提供的抗彎彎矩：M1=σ×A×d>M2=F×d。式中：σ為普通鋼筋和精軋螺紋鋼的應力(kPa)；A為普通鋼筋和精軋螺紋鋼的面積(m2)；d為水平方向力的偏心距離(m)；F為托架的最大水平反力(kN)。精軋螺紋鋼和普通鋼筋抗彎承載力滿足要求。

牛腿抗剪檢算：牛腿抗剪在整體模型中已考慮，所有剪應力τmax=53.112 MPa<[τ]=80 MPa，抗剪強度滿足要求。承壓檢算：σ=35.976 MPa<200 MPa，牛腿局部承壓滿足要求。

5 內模及方木驗算

內模板采用15 mm竹膠板，按照竹膠板與方木按彈性嵌固考慮，取長度方向1 m條帶按照兩端簡支梁計算；內模豎向方木、縱向方木、頂板下橫向方木、縱向方木(10 cm×10 cm)、縱向鋼管(2根48×3.5 mm)均簡化成對應跨度的三跨連續梁建模分析計算。內模板、方木和縱向鋼管的強度和剛度均滿足要求。對拉桿(M16鋼筋)驗算按照承受60 cm×60 cm范圍內的荷載計算，對拉桿強度滿足要求。

6 結束語

跨那蘇河(60+104+60)m連續梁橋0號塊托架采用三角托架法，支架剛度大，整體性好，經驗算托架結構能滿足設計和一次性澆筑的施工安全穩定要求，結構構造簡單可靠，施工簡便，節約了成本，提高了工作效率。