護國河特大橋0#塊托架預壓施工技術

徐剛龍

中鐵十八局集團第三工程有限公司 河北 涿州 072750

1 工程概況及托架設計

1.1 工程概況

云南騰（沖）隴（川）高速公路護國河特大橋主橋為預應力混凝土連續剛構橋，主橋總長為500.00 m，由3個160 m的T梁組成，箱梁底寬為7.00 m，頂寬12.50 m，單箱單室斷面。跨中梁高3.50 m，箱梁根部梁高10.00 m。0#塊頂板厚度為0.60 m，其余梁段頂板厚度均為0.30 m，底板厚度由中部的0.32 m按1.8次拋物線變化至根部的1.20 m，0#塊腹板厚度從1.00 m漸變為0.70 m，箱梁0#塊長13.00 m。

1.2 托架設計方案

以護國河特大橋72號墩為例，其0#塊橫斷面和縱斷面尺寸如圖1所示。選用滿堂支架與型鋼托架聯合應用的托架支撐方案。三角托架選用雙36b#槽鋼，橫向分配梁置于托架頂，由8根28b#工字鋼組成；橫向分配梁上支架的縱向間距為0.50 m，箱室區布置7根立桿；縱向木方截面尺寸為0.10 m 0.10 m，橫向木方截面尺寸為0.10 m 0.12 m。

1.3 牛腿預埋件的安裝控制

三角托架的牛腿屬于整個托架結構的關鍵受力部位，為雙36b#槽鋼組成的型鋼預埋件，主要承受三角托架的豎向力和水平力。牛腿埋入長度1.00 m，露出混凝土面長度0.80 m。碗扣支架安裝時需嚴格按照規范進行。由于立桿荷載大，碗扣支架受力復雜，故在0#塊懸臂段根部加密一排縱向間距為0.30 m的碗扣立桿。根據梁底設計線形，并考慮截面高度及預拱度，頂托伸出立桿的長度為0.40 m。在頂托上布設 0.10 m 0.15 m的橫向木方，并安裝截面尺寸為0.10 m 0.10 m、中心間距為0.30 m的縱向木方。2個木方的接頭在相鄰兩立桿間時，需要設置短橫向木方進行補強處理。

圖1 0#塊縱斷面尺寸示意

2 0#塊型鋼托架與碗扣滿堂支架計算

2.1 0#塊懸臂段荷載分布

對0#塊托架進行計算時，需要綜合考慮沖擊荷載、混凝土振搗、模板以及人群的影響，對活載及恒載分別按1.4倍和1.2倍的比例系數組合。支架、木方及模板荷載取4.1 kN/m2；混凝土振搗沖擊荷載取2.1 kN/m2；機具、人群荷載取2.6 kN/m2；新澆混凝土容重取26 kN/m3；沖擊荷載、混凝土振搗、機具及人群的組合系數為1.4；模板荷載及新澆混凝土組合系數為1.2。

2.2 立桿計算

采用單元法對立桿受力進行計算，該區域的長度為立桿的縱向間距，寬度為立桿的橫向間距，需根據橫向布置方案，并在箱室區、腹板區及翼緣區找到相應的荷載，腹板區立桿支撐的區域如圖2所示。

圖2 縱立桿荷載計算方法

2.3 木方計算模型

橫向木方所受的荷載為支座反力，采用三跨連續梁、兩跨連續梁或簡支梁模型計算橫向木方，荷載為縱向木方對橫向木方的作用力。縱向木方的計算模型如圖3所示。

圖3 縱向木方計算模型

計算縱向木方時，箱室區與腹板區木方所受的荷載有較大區別，需要考慮荷載橫向不均勻分布的特點，取位于腹板區的最不利縱向木方進行計算，其相應的荷載取值為29.8 kN/m。根據相關規范，經計算，結構的剛度和強度均滿足設計要求。

2.4 三角托架及小橫梁計算

根據支架立桿的橫向布置及縱向間距，計算懸臂段各立桿的組合軸力；分別對0#塊懸臂部分箱型截面橫向區域分割，計算出分割區域鋼桁架所受的組合荷載。根據相關規范公式，由計算結果可知，0#塊三角托架具有足夠的安全儲備，滿足整體穩定性要求。

3 0#塊托架荷載預壓試驗

按照等荷加載進行配載計算。托架預壓荷載取值＝110%（安全系數）×（機具人群重力＋模板自重＋混凝土自重），其中：鋼筋混凝土自重0#節段長12 m，節段質量為1 055.50 t，混凝土體積398.3 m3。兩端懸挑墩柱4.00 m，總質量251.21 t。取箱梁模板質量7.00 t，人群機具質量2.40 t；支架預壓質量取值260.61 t。針對不同部位預壓布載時需要分別布載。腹板質量集中在腹板0.90～1.42 m的范圍；頂板和底板的質量集中在4.00 m底板范圍內，頂板和底板質量為75.06 t；采用砂袋預壓，預壓長度為4.40 m，砂子自重取1.40 t/m3；腹板范圍的自重為153.25 t。采用堆載預壓法對結構體系進行結構預壓，加載時按照設計荷載逐級加載[1-3]。

布設12個預壓沉降觀測點，托架預壓前對底模標高觀測留底，每級加載完后，前3 h每間隔1 h對托架沉降量監測一次；直至連續2次沉降差值在2 mm以內時繼續加載。卸載時，托架兩側應同步均衡，并按照與加載相反的順序進行，各測點的沉降值應在1 mm以內，沉降量平均值累計在5 mm以內，方可卸載，卸載7 h后對各測點進行監測。

根據累計變形值繪制托架預壓變形曲線，如圖4所示。可以得出，托架整體的非彈性變形量為2.66 mm，彈性變形量為9.69 mm。

圖4 托架預壓變形曲線

4 結語

以云南騰（沖）隴（川）高速公路護國河特大橋懸臂澆筑施工實踐為背景，對0#塊施工控制技術進行了分析與研究。為確保托架的穩定性，澆筑0#塊混凝土時應對稱分層澆筑，層厚控制在0.3～0.4 m。托架整體的非彈性變形量為2.66 mm，彈性變形量為9.69 mm，驗證了0#塊施工的合理性與安全性，但其他臨時結構的分析計算還需要進一步探索研究。

本工程的研究結果能夠為相似工程的0#、1#塊施工立模標高提供基礎數據。