0號塊三角托架施工技術在大跨徑單箱雙室連續梁中的應用

張凌云

（中交一公局集團有限公司，北京100024）

1 工程概況

官渡黃河大橋主橋跨徑布置為3×（75m+125m×5+75m）連續現澆梁，連續箱梁為左右分幅，單幅為單箱雙室箱梁結構。主橋連續箱梁共1170塊，其中0號塊36塊。0號塊采用三角托架作為模板支撐，即在墩身側面設預埋盒及預留孔，通過張拉精扎螺紋鋼將三角托架（包括牛腿）錨固在墩身上，在三角托架上鋪設縱橫向分配梁以支撐0號塊施工。

2 掛籃0號塊施工方案及對比

2.1 方案1——0號塊三角托架

人員配置：共4人。機械配置：630型塔吊1臺。材料比選：一套0號塊三角托架需12片三腳架，12個牛腿。工期對比：托架組裝1d，安裝2d，共3d，一套托架施工周期為60d。

費用對比：一套托架共重34692.16kg，一月租金為1.5061萬元，綜合考慮1套托架周轉時間為2個月，其費用為1.5061萬元/月×2=3.0122萬元；塔吊費用567元/d×3=0.17萬元；人工費150元/d×4d=0.06萬元，合計3.2422萬元。

2.2 方案2——落地鋼管柱支架

人員配置：共6人。機械配置：630型塔吊1臺，70t履帶吊1臺，DZ90型振動錘1個。材料比選：630mm鋼管長354.42m,300mm鋼管長112m，[20槽鋼96m，共重50.53t。工期對比：鋼管柱插打1d，平聯、斜撐、節點板、加勁肋焊接3d，共計4d，使用周期為60d。

費用對比：一個0號塊支架需鋼管共重50.53t，一月租金為50.53t×0.13萬元/t=6.5689萬元，綜合考慮1個墩落地支架周轉時間為2個月，其費用為13.1378萬元；塔吊費用567元/d×3d=0.17萬元；人工費用150元/d×6d=0.09萬元；履帶吊3000元/d×1d=0.3萬元，合計13.6978萬元。

經過綜合方案比較，從高效、經濟、適用的角度采用0號塊三角托架施工技術。

3 掛籃0號塊托架施工特點及原理

3.1 掛籃0號塊三角托架施工特點

掛籃0號塊三角托架施工特點包括：

1）構件簡單易于拼裝。0號塊三腳架由橫桿、豎桿、斜桿等組成，通過銷軸連接構成一片三角托架，三角托架下設墊梁、牛腿、牛腿預埋盒支撐于墩身上，每片三腳架通過平聯、剪刀撐組合成一個整體，只需精軋螺紋鋼上下對拉，即可完成固定。

2）施工效率高。一套托架由12片三腳架組成，需4名作業人員、一臺吊車或塔吊，3d即可完成托架安裝。

3）施工質量易于控制。0號塊三角托架下部由墩身牛腿預埋盒提供支撐，而上部通過精軋螺紋鋼進行對拉，徹底解決了焊接質量無法保證的問題，墩身上只有少量預留孔和預埋盒，墩身外觀質量得以保障。

4）三角托架預壓。0號塊三角托架預壓采用反拉法，即在三角托架頂部設置反力架，反力架通過精軋鋼與承臺預埋件連接，通過張拉螺紋鋼的方法，模擬混凝土施工工況時荷載加壓。減少起重設備的運用，無須裝沙袋或運輸、吊裝石塊，且預壓效果顯著。

5）經濟效益明顯。0號塊三角托架的應用比傳統的鋼管柱搭設托架施工速度快，效率高，節約材料用量，減少人員、機械設備的投入，造價低，安全環保等優點。

3.2 掛籃0號塊三角托架施工原理

主橋0號塊采用三角托架作為模板支撐，即在墩身側面設預埋盒及預留孔，通過張拉精扎螺紋鋼將三角托架（包括牛腿）錨固在墩身上，在三角托架上鋪設縱橫向分配梁以支撐0號塊施工。

整個托架一側采用6片三腳架，每片間通過聯結系連接，增強橫向穩定，三腳架高度為5m，下部支撐在墩身側面的牛腿上，且上下分別通過張拉精扎螺紋鋼的方式錨固在墩身側面。

三角托架上依次擺放調節砂筒（楔形塊）、橫向分配梁（雙拼H500型鋼）和縱向小三腳架；縱向小三腳架頂面高度應與箱梁底面縱向線形的變化一致。最后在縱向小三腳架頂面鋪設底模板。托架安裝采用全自動吊籃，吊籃掛在墩頂臨時固結的預埋鋼筋上。在橫向分配梁上三腳架四周設置操作平臺。

4 掛籃0號塊三角托架施工工藝

4.1 工藝流程

施工準備→墩身預埋盒、預留孔埋設→三角托架拼裝→安裝牛腿穿精扎螺紋鋼對拉→墊梁安裝→三角托架整體吊裝→穿頂部精扎螺紋鋼對拉固定三腳架→安裝砂筒→安裝橫梁→托架預壓→三角托架交付使用→安裝縱向三腳架→底模安裝。

4.2 托架結構驗算

4.2.1 托架結構受力分析

托架結構受力簡圖和軸力及支點反力如圖1所示。

圖1 托架結構受力簡圖和軸力及支點反力圖

4.2.2 托架計算

根據受力分析可知，托架結構采用鉸接連接，結構由桿件體系構成。托架橫桿為單I56b工字鋼，根據GB 5007—2017《鋼結構設計規范》計算如下。

1）托架橫桿正應力驗算：

式中，σ為正應力；N為軸向力；A為截面面積；τ為切應力；F為剪切力。

2）支撐斜桿與豎桿的驗算：根據受力分析可知支撐斜桿豎桿為受壓構件，采用雙拼[40槽鋼組合箱型截面（b類截面），A=150cm2，λx=l0x/ix=0.5m/15.3cm=3.2，λy=l0y/iy=0.5m/2.81cm=18。式中，λ為桿件長細比；l為桿件長度；i為回旋半徑。

正應力驗算：σ=Nmax/A=1122.4/0.976×150=76.7MPa＜215MPa。

3）連接銷軸計算：桿件之間采用φ80mm銷軸連接，故單片三腳架反力按φ80mm的銷軸單面受剪計算，銷軸材質為40Cr鋼，根據受力模型得知三腳架最大軸力為764.96k N，因此，銷軸承受的最大剪力為：N=σA=570×5024=2863.7k N。其安全儲備為：K=2863.7/1294=2.2，符合要求。

4）銷軸耳板的強度計算：此銷軸耳板厚 30mm，按三角托架的最大軸力 F=1294k N 考慮：P=F/2=1294/2=647k N；σ=1.4[σ]=1.4×210=294MPa；δ=P/Dσ=647/80σ；求得 δ=26mm。

通過上述計算可知，在銷軸所能承受的最大軸力下銷軸板總厚度δ=26mm＜30mm。滿足要求。

5）錨固精軋螺紋鋼驗算。托架頂端采用φ32mm精軋螺紋鋼進行錨固。普通托架采用上錨固2根φ32mm精軋螺紋鋼，下錨固采用2根φ25mm精軋螺紋鋼。根據上述受力分析，對精軋螺紋鋼驗算如下：

根據受力模型計算得知，上支座處橫向最大反力為417.66k N，則可提供錨固力為：

支座處：N提供=2A[σ螺紋鋼]=2×3.14×322/4×770×10-3=1237.9k N。其安全儲備為：K=1237.9/417.66=2.96。

上錨固精扎螺紋鋼錨固在墩身上，以平衡托架產生的水平力，其所受拉應力計算：σ=N/A=417.66k N/16084mm2=259.7MPa＜770MPa。故滿足安全要求。

5 掛籃0號塊三角托架施工質量控制要點

掛籃0號塊三角托架施工質量控制要點包括以下幾方面：（1）牛腿安裝時與墩身混凝土面緊貼并夾墊土工布；（2）牛腿安裝后應用水平尺測平，并保證牛腿標高一致；（3）墊梁安裝前將其內部灌注C30混凝土（墊梁內部未加加勁板），并在安裝前將鋼墊塊上下平面處混凝土浮漿清理干凈方可使用；（4）托架安裝時應保證牛腿與墊梁、墊梁與托架底口緊貼密實，如有空隙應用調平薄鋼板墊平；（5）上口對拉螺紋鋼位置處與墩身緊貼面應加墊0.5～1cm鋼板；（6）每一片托架都要用吊錘測定其垂直度，確保托架垂直受力；（7）托架安裝后應保證上口精軋螺紋鋼與墩身預埋鋼管上沿緊貼,與托架螺栓孔下沿緊貼，確保精軋螺紋鋼不受剪力；（8）對拉精軋螺紋鋼安裝時必須上雙螺母并擰緊；（9）托架全部安裝后相鄰墊梁間應用槽鋼或角鋼將其焊接連成整體；（10）砂筒砂子烘干，對砂筒進行預壓；（11）砂筒位置處的雙拼型鋼應加焊加勁板[1]；（12）托架加固：砂筒與托架、砂筒與橫梁之間進行點焊，確保其穩定；底模三角架、橫梁、砂筒、托架之間通過14號槽鋼門式架固定為整體；橫梁與縱梁之間進行焊接；側模桁架與縱梁之間進行焊接。

6 結語

官渡黃河大橋連續梁0號塊采用三角托架施工，在實際施工過程中不僅加快了0號塊安裝速度，同時減少了費用的投入，大大提高了施工效率以及減小施工的難度，確保工程可以高效、經濟、快速地完成。