淺析高墩連續(xù)鋼構(gòu)橋0、1號塊托架施工技術(shù)

劉厚云

（江蘇省蘇信工程咨詢有限公司，江蘇 南京 210000）

1 工程簡介

錫通高速公路南引橋起始于K7+562.996，向北陸續(xù)跨越新橫港河、江南沿江公路后在K10+681.596 處與滬通長江大橋公鐵合建段引橋銜接，橋長3.1186km。上部結(jié)構(gòu)主要采用先簡支后連續(xù)的30mT 梁、50mT 梁，第十二聯(lián)上跨江南沿江公路處采用跨徑（50+75+50）m 的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，即S58～61#墩。橋面結(jié)構(gòu)設(shè)計：（0.5m 護(hù)欄+15m 行車道+0.5m 護(hù)欄）+1m（中央分隔帶）+（0.5m 護(hù)欄+15m行車道+0.5m 護(hù)欄）=33m，橋面頂距原地面高差在65.6～70.4m，第60 孔的位置與江南沿江公路立體相交，與線路交角97.1°，沿江公路現(xiàn)狀寬度為16.5m，遠(yuǎn)期規(guī)劃寬度為28.0m。

由于59、60 號主墩高60m 左右，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，通過對施工方案進(jìn)行比選，0、1 號塊施工采用在墩身上部設(shè)置牛腿托架，在牛腿托架上安裝模板澆筑砼的施工方法。

2 0、1 號塊托架構(gòu)造設(shè)計

墩旁托架：在墩頂設(shè)置三角托架平臺作為支撐體系來承受0、1 號塊施工過程中的荷載。每個墩共計布置三角托架五組，間距為2.575m，托架采用型鋼焊接而成，結(jié)點(diǎn)處設(shè)置加強(qiáng)鋼板，采用Φ80mm 銷軸連接。橫桿采用2[]36 槽鋼圍焊而成，斜桿和豎桿采用2[]32 槽鋼圍焊而成。

上下預(yù)埋件：上下預(yù)埋件采用20mm 厚鋼板，預(yù)埋板內(nèi)側(cè)與∠70*5mm 角鋼焊接，與墩柱混凝土澆筑在一起，在下鋼板外下部設(shè)置30mm 寬牛腿，托架受力點(diǎn)落在牛腿上，上下均采用4 根Φ32mm 對拉錨固。

橫向連接：為了保證托架的整體穩(wěn)定性，在托架上橫向設(shè)置20 工字鋼與之焊接。

橫向分配梁：在托架上安裝鋼墊梁+砂筒，然后在上面安裝雙拼40b工字鋼，單側(cè)設(shè)置2 組。

縱向分配梁：在楔形塊上安裝工字鋼，間距按照腹板處30cm、底板處60cm布置。

3 0、1 號塊托架受力驗(yàn)算

3.1 荷載

0、1號塊托架荷載傳遞過程：0、1 號塊重量和其施工設(shè)施等荷載，通過底模傳遞到縱向分配梁，由縱向分配梁再傳遞到橫向分配梁，再由橫向分配梁傳遞到三角托架，由三角托架傳遞到墩身。其計算參數(shù)包括：⑴箱梁鋼筋混凝土容重，按26kN/m3 ??；⑵施工人員、施工料具運(yùn)輸、堆放荷載按1.0kN/m2 計；⑶內(nèi)模、側(cè)模及排架重量，按2.0kN/m2 計；⑷混凝土振搗荷載，按2.0kN/m2 計；⑸施工支架自重按實(shí)際重量加載；⑹風(fēng)荷載參照當(dāng)?shù)貧庀髼l件，立模板、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)期間的驗(yàn)算基本風(fēng)速按6 級風(fēng)取，相應(yīng)陣風(fēng)風(fēng)速為：17.8m/s。

3.2 0、1 號塊托架受力驗(yàn)算

采用MIDAS 計算軟件建立0、1 號塊托架整體模型，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算。斜撐及分配梁均采用梁單元模擬，其中斜撐、分配梁與墩身之間的連接均約束平動自由度。鋼筋混凝土重量、施工荷載均換算為線荷載加至頂分配梁，模板及支架風(fēng)荷載換算為集中荷載和線荷載加至分配梁上。計算模型如下圖所示：

托架計算模型

通過模型計算，托架斜撐的強(qiáng)度和穩(wěn)定性、托架上弦的最大組合應(yīng)力和最大剪應(yīng)力、托架豎桿的最大組合應(yīng)力和穩(wěn)定性、托架頂分配梁的最大組合應(yīng)力和跨中最大撓度、托架的變形量均滿足要求。

3.3 預(yù)埋牛腿受力驗(yàn)算

對拉精軋螺紋鋼筋采用在根部腹板外側(cè)設(shè)置牛腿的方式張拉，牛腿由20mm厚鋼板組成，各鋼板間焊縫均為坡口焊。結(jié)構(gòu)如下所示：

牛腿結(jié)構(gòu)圖（單位：mm）

牛腿與腹板間焊縫彎曲應(yīng)力：

4 0、1 號塊托架預(yù)壓

為確保托架穩(wěn)定及安全性，托架平臺安裝完成后對托架進(jìn)行加載預(yù)壓試驗(yàn)，并且通過模擬施工狀態(tài)下的荷載工況，消除非彈性變形，測定其彈性變形，并將彈性變形值計入預(yù)拱度，以確保0、1 號塊梁底標(biāo)高符合設(shè)計要求。

托架的預(yù)壓通過千斤頂對拉鋼絞線施加等效荷載從而達(dá)到預(yù)壓的目的。預(yù)壓前在托架平臺上設(shè)沉降觀測點(diǎn)，測出沉降觀測點(diǎn)標(biāo)高，荷載分四級施加，加載重量為0→50%→70%→90%→110%。每級預(yù)應(yīng)力荷載施加完畢后，每一級均測出沉降觀測點(diǎn)的標(biāo)高，滿荷載后，連續(xù)3 天沉降量小于3mm 后，方可進(jìn)行卸載。按照相反的順序卸載，每一級均測量測點(diǎn)的標(biāo)高；然后算出托架的變形量，以此計算托架彈性變形和非彈性變形，托架彈性變形量可作為立模預(yù)拱值。

托架加載預(yù)壓示意圖

通過預(yù)壓，觀測計算得出托架各點(diǎn)的彈性變形數(shù)值，從而調(diào)整梁底模板標(biāo)高，保證梁段高度及線形達(dá)到設(shè)計要求。梁底模板標(biāo)高Hi 計算公式如下：

Hi＝H0＋f 托架+fx

式中：Hi——待澆梁段箱梁底標(biāo)高；

H0——該點(diǎn)設(shè)計標(biāo)高；

f 托架——支架變形，加載試壓后得出（非彈性模量）；

fx——由徐變、收縮、溫度、結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換、二期恒載、荷載等影響產(chǎn)生的撓度計算值，通過實(shí)測進(jìn)行修正（彈性模量）。

5 0、1 號塊施工

5.1 托架安裝

托架預(yù)埋鋼板在墩頂處測量進(jìn)行定位埋設(shè)，兩側(cè)對拉孔采用Φ57*1.5mm 鋼管作為套管，內(nèi)穿Φ32 鋼筋作為內(nèi)襯。托架在對應(yīng)的墩底地面上單組拼裝，然后利用塔吊對稱安裝，對穿精軋螺紋鋼錨固，5 組安裝完畢后，上鋪設(shè)墊梁，墊梁上安裝砂筒（調(diào)整底板高程），安裝橫向分配梁（雙拼40a 工字鋼），并安裝墊梁和縱向分配梁。

5.2 模板施工

外模：與掛籃模板通用，面板采用δ=6mm 鋼板，橫肋采用[10 槽鋼，,間距40cm，豎向采用[10 槽鋼斜桿、豎桿和橫桿焊接成型的桁架片，桁架片順橋向間距100cm，模板之間連接螺栓，桁架和模板之間連接均采用M20 螺栓。

內(nèi)模：面板采用δ=6mm 鋼板，橫肋采用[10 槽鋼，橫肋間距40cm，豎帶采用][10槽鋼，順橋向間距100cm，模板之間連接采用M20 螺栓。內(nèi)外模板采用拉桿對拉固定截面尺寸。

5.3 鋼筋及預(yù)應(yīng)力管道施工

主鋼筋采用電弧搭接焊，所有鋼筋在加工場集中加工制成半成品，運(yùn)到現(xiàn)場綁扎成型?？v向預(yù)應(yīng)力管道采用鍍鋅金屬波紋管，管道安裝時注意在波紋管高點(diǎn)處安裝壓漿用通氣管；豎向預(yù)應(yīng)力筋為Φ32 精軋螺紋粗鋼筋，管道采用Φ50 鐵皮管預(yù)埋，并排兩根管道底部用管道連通，壓漿時從一根壓入從另一根出漿。

5.4 混凝土施工

混凝土澆筑前做好各預(yù)留、預(yù)埋件的位置、數(shù)量的檢查工作，保證預(yù)埋件位置及數(shù)量準(zhǔn)確?；炷翞楦咝阅芑炷?，輸送方式采用泵送，施工過程中嚴(yán)格按規(guī)范要求，控制混凝土水灰比、坍落度以及澆筑順序分層厚度。

5.5 張拉及壓漿施工

當(dāng)混凝土齡期達(dá)到 7 天、強(qiáng)度和彈模達(dá)到設(shè)計值的90%，即可進(jìn)行張拉。張拉時先張拉縱向預(yù)應(yīng)力鋼絞線筋，然后張拉橫梁橫向預(yù)應(yīng)力鋼筋，最后張拉豎向預(yù)應(yīng)力鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋以張拉力為主，縱向預(yù)應(yīng)力張拉采用雙控，以張拉應(yīng)力和引伸量控制。

6 結(jié)語

0、1號塊施工是高墩連續(xù)剛構(gòu)橋采用懸臂澆筑施工時的關(guān)鍵技術(shù)，采用托架法施工是0、1 號塊施工的有效方法之一；在錫通過江通道公路工程鋼構(gòu)橋0、1號塊施工過程中，采用牛腿托架法進(jìn)行0、1 號塊的施工，具有投入臨時材料少、施工時間短、托架受力明確、安全可靠等特點(diǎn)，可供同類工程施工參考。