連續剛構橋爬錐鉸接式托架施工技術

張小龍，劉永亮，于文洋

（中交二公局第五工程有限公司，西安 710119）

1 工程概況

云茂高速公路第TJ10合同段省道S370跨線橋為三跨一聯連續剛構橋，跨徑組合為40m+70m+40m。主墩及邊墩均為矩形空心薄壁墩，主墩墩高58.7m。箱梁截面為單箱單室，頂板寬12.5m，底板寬6.5m，箱梁0#塊總長9m，根部高4.3m。邊跨直線段長3.9m，高2.1m。箱梁0#塊托架及邊跨直線段均采用爬錐鉸接式托架施工。

2 施工技術特點

爬錐鉸接式托架施工技術具有以下幾個特點：

1）以爬錐和高強螺栓作為托架連接的預埋件，變焊接連接為機械連接，受力更可靠。

2）傳統三角架采用焊接連接，對墩柱預埋件安裝精度要求高。本拖架由2根桿件通過銷軸連接，運輸方便，對上下掛件高差預埋件精度要求低[1]。

3）由于托架尺寸較大，傳統托架拆除后需切割解體后方可運輸；本托架采用鉸接式，周轉利用率高。

4）通過旋轉調整托架角度，箱梁0#塊施工完畢后可周轉利用至邊跨直線段托架施工。

3 施工工藝

3.1 爬錐托架構造

爬錐鉸接式托架由三角架、銷軸、牛腿掛件、爬錐系統組成。

三角架由橫桿和斜桿組成，通過銷軸連接。橫桿采用40b對扣，斜桿采用32b對扣，在斜桿和橫桿連接處采用2cm厚鋼板設置耳板。銷軸直徑8cm，采用40CR材質。牛腿掛件采用20mm厚鋼板雙面滿焊組焊而成，焊縫高度≥1cm。爬錐采用M42型高強度螺栓，40CR材質。單個牛腿掛件配套6根爬錐螺栓。

根據受力計算，單個0#塊托架單側布設4片三角架。托架上主承重橫梁采用2根雙拼HN350型鋼，分配梁采用Ⅰ22b型鋼，分配梁在腹板處加密。托架構造圖如圖1所示。

3.2 爬錐托架質量控制

托架各構件之間的連接主要為焊接連接，焊縫的質量是整個托架質量的關鍵，托架各處的焊接須嚴格按設計圖紙進行，除設計圖中已標明的焊縫之外，其余均為8mm貼角焊。所有焊縫質量均須滿足相關焊接規范。

托架各個構件的加工質量至關重要，為確保各項指標滿足設計要求，托架加工完成后應進行探傷檢測，各項指標均滿足要求后方可投入使用。

圖1 箱梁0#塊托架構造圖（單位：cm）

3.3 爬錐托架安裝

爬錐托架按如下流程安裝：墩柱施工時預埋爬錐→安裝牛腿掛件并用高強螺栓固結→安裝三角架并銷接固定→焊接平聯及剪刀撐。

3.3.1 爬錐預埋

單個牛腿掛件設置6根爬錐，在施工最后一節墩柱前，根據托架設計圖紙，在外側模上精確標記每個爬錐外輪廓線。外側模板安裝完畢后，在薄壁墩內倉安裝爬錐并用井字型鋼筋定位固定。

3.3.2 安裝牛腿掛件

墩柱澆筑完成后，拆除墩柱外側模，利用墩柱施工時的懸臂模板掛架平臺作為牛腿掛件安裝操作平臺。采用塔吊點狀牛腿掛件，就位后，及時擰入受力高強螺栓，使掛件和墩柱混凝土形成整體。

3.3.3 三角架安裝

三角架由1根橫桿和1根豎桿組成，提前在地面上將橫桿和斜桿連接銷軸安裝，并將橫桿尾部和斜桿尾部采用手拉葫蘆固定成三角形。塔吊起吊后先對位橫桿和上牛腿掛件，上銷軸安裝完畢后，利用手拉葫蘆調整三角架角度，完成斜桿和下牛腿掛件銷軸安裝。

3.3.4 焊接平聯及剪刀撐

為避免托架橫橋向晃動，三角架安裝完畢后，塔吊吊裝[18槽鋼，將4片三角架焊接固定。

3.4 托架預壓

本橋采用“鋼絞線張拉模擬荷載”的方式在托架頂進行施壓，施壓目的主要是通過測量觀察各施壓節點處的變化，以檢驗托架的穩定性、安全性及變形等。此種方案是在承臺施工時，在承臺頂預埋型鋼作為錨固端。在托架安裝完畢鋪設橫向主梁后，將鋼絞線用錨具連接延伸至托架頂面，采用穿心千斤頂進行分級張拉的方式進行模擬荷載預壓。

承臺頂部設置型鋼預埋件，并在預埋件上設置張拉固定端，托架上設置張拉端。鋼絞線采用φs15.2型，單側設置2個張拉點同時分級張拉。

反拉墊梁頂面放置工作錨板，將夾片稍稍打緊，其上安裝千斤頂進行張拉。扁擔梁的安裝要注意，在位置不擋鋼絞線的情況下，盡量靠近節點，承臺上反拉預埋件設置夾片式圓形固定錨具。

張拉原則：2側4個張拉點同時分級張拉[2]。在加載前測量各觀測點的標高。

鋼絞線采用單端張拉，采用100t穿心千斤頂，數量為4臺，以便滿足對稱施加張拉力的要求。荷載按照0→20%→50%→100%分級加載，每級加載完畢持荷10min后觀測標高。

當加載至100%后，宜每6h測量一次變形值。預壓荷載持續時間以托架變形穩定為原則確定，最后2次觀測平均值之差≤2mm時，即可終止預壓。根據以往經驗，加載至100%后6h內，變形值較大，12h后就基本穩定，因此保持100%荷載12h即可開始卸載。

預壓觀測點設置在最外側三角架橫梁根部和端部，每側設置4個觀測點，共計8個觀測點。

分級卸載并及時觀測。卸載按照100%→50%→0分級卸載，同時做到前后、左右同時卸載。全部卸載后，測量其標高。對所有測量數據進行統計分析，得出托架的彈性變形量與非彈性變形量，并將彈性變形量作為施工中的預留抬高量。

3.5 托架拆除

箱梁0#塊完成張拉預應力張拉后，即可開始拆除托架，托架拆除遵循先搭后拆、后搭先拆的施工順序依次進行。步驟如下：砂筒掏砂落模→拆除底模板、分配梁等→移除承重梁→于墩身操作平臺上拆卸三角架→對墩身預埋件位置外觀進行修補處理。

三角架和牛腿掛件采用塔吊和梁頂卷揚機協同作業的方式拆除。拆除前用手拉葫蘆將三角架橫桿和斜桿尾部固定，塔吊提吊三角架橫桿前端，卷揚機提吊三角架橫桿后端。拆除上牛腿掛件受力螺栓和下牛腿掛件銷軸后，整體下放至地面。

4 爬錐鉸接式托架擴展應用

本橋邊跨現澆段長3.9m，其中實心段端橫隔板長1.25m，蓋梁外懸挑2.65m，邊跨直線段采用托架法施工。箱梁0#塊托架拆除后周轉利用至邊跨直線段使用，因蓋梁和墩柱橫向面不在同一個平面，通過調整上下牛腿掛件間距及三角架角度即可實現。

5 施工效益分析

5.1 經濟效益

爬錐鉸接式托架全部采用機械連接，拆除后可周轉利用至其他橋位箱梁0#塊托架及邊跨直線段支架及大懸臂蓋梁托架。與傳統的整體焊接式三角托架相比，無需切割解體，不存在材料浪費。單個0#塊托架牛腿掛件及三角架總質量11t，按周轉使用3次考慮，單套托架節約費用7.7萬元。

5.2 工期效益

在本工程實踐中，因采用裝配化施工，單座0#塊牛腿掛件及三角架用1d時間即可全部安裝完成。對比分析常規的預埋鋼板焊接托架，1d焊接2片三角架，全部安裝完畢需耗時4d，工期節約75%。

5.3 質量效益

在質量方面，采用爬錐鉸接式托架施工可得到以下效益：（1）三角架、爬錐、受力螺栓、牛腿掛件全部在廠家加工，托架全部采用機械連接，相較于工地自行加工、焊接連接依靠工人技術水平的情況，質量更加可靠；（2）爬錐預埋無需切斷墩柱主筋，無需調整主筋間距，無需在混凝土表面預留槽口，對墩身結構質量影響不大；（3）避免了在墩柱混凝土附近進行高溫焊接，而燒傷墩身混凝土。

6 結語

采用爬錐鉸接式托架法施工，為項目首創且在中交二公局內部屬于首次應用。該方案在實施前經過詳細的受力結構計算，加工過程中嚴把質量關，安裝后采用等效預壓驗證。目前該橋4個箱梁0#塊均已施工完畢，實踐結果證明該方案可行，實現了托架裝配化施工，降低了施工成本，節約了施工工期，保證了工程質量，具有推廣應用的價值。