0號塊三角托架施工技術(shù)在大跨徑單箱雙室連續(xù)梁中的應(yīng)用

張凌云

（中交一公局集團(tuán)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(xù)現(xiàn)澆梁，連續(xù)箱梁為左右分幅，單幅為單箱雙室箱梁結(jié)構(gòu)。主橋連續(xù)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(cè)面設(shè)預(yù)埋盒及預(yù)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(shè)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(jī)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(fèi)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(zhuǎn)時間為2個月，其費(fèi)用為1.5061萬元/月×2=3.0122萬元；塔吊費(fèi)用567元/d×3=0.17萬元；人工費(fèi)150元/d×4d=0.06萬元，合計(jì)3.2422萬元。

2.2 方案2——落地鋼管柱支架

人員配置：共6人。機(jī)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(lián)、斜撐、節(jié)點(diǎn)板、加勁肋焊接3d，共計(jì)4d，使用周期為60d。

費(fèi)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(zhuǎn)時間為2個月，其費(fèi)用為13.1378萬元；塔吊費(fèi)用567元/d×3d=0.17萬元；人工費(fèi)用150元/d×6d=0.09萬元；履帶吊3000元/d×1d=0.3萬元，合計(jì)13.6978萬元。

經(jīng)過綜合方案比較，從高效、經(jīng)濟(jì)、適用的角度采用0號塊三角托架施工技術(shù)。

3 掛籃0號塊托架施工特點(diǎn)及原理

3.1 掛籃0號塊三角托架施工特點(diǎn)

掛籃0號塊三角托架施工特點(diǎn)包括：

1）構(gòu)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(gòu)成一片三角托架，三角托架下設(shè)墊梁、牛腿、牛腿預(yù)埋盒支撐于墩身上，每片三腳架通過平聯(lián)、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(yè)人員、一臺吊車或塔吊，3d即可完成托架安裝。

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

4）三角托架預(yù)壓。0號塊三角托架預(yù)壓采用反拉法，即在三角托架頂部設(shè)置反力架，反力架通過精軋鋼與承臺預(yù)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(shè)備的運(yùn)用，無須裝沙袋或運(yùn)輸、吊裝石塊，且預(yù)壓效果顯著。

5）經(jīng)濟(jì)效益明顯。0號塊三角托架的應(yīng)用比傳統(tǒng)的鋼管柱搭設(shè)托架施工速度快，效率高，節(jié)約材料用量，減少人員、機(jī)械設(shè)備的投入，造價低，安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

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(cè)面設(shè)預(yù)埋盒及預(yù)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(shè)縱橫向分配梁以支撐0號塊施工。

整個托架一側(cè)采用6片三腳架，每片間通過聯(lián)結(jié)系連接，增強(qiáng)橫向穩(wěn)定，三腳架高度為5m，下部支撐在墩身側(cè)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(cè)面。

三角托架上依次擺放調(diào)節(jié)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(yīng)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(shè)底模板。托架安裝采用全自動吊籃，吊籃掛在墩頂臨時固結(jié)的預(yù)埋鋼筋上。在橫向分配梁上三腳架四周設(shè)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(zhǔn)備→墩身預(yù)埋盒、預(yù)留孔埋設(shè)→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(yù)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(jié)構(gòu)驗(yàn)算

4.2.1 托架結(jié)構(gòu)受力分析

托架結(jié)構(gòu)受力簡圖和軸力及支點(diǎn)反力如圖1所示。

圖1 托架結(jié)構(gòu)受力簡圖和軸力及支點(diǎn)反力圖

4.2.2 托架計(jì)算

根據(jù)受力分析可知，托架結(jié)構(gòu)采用鉸接連接，結(jié)構(gòu)由桿件體系構(gòu)成。托架橫桿為單I56b工字鋼，根據(jù)GB 5007—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算如下。

1）托架橫桿正應(yīng)力驗(yàn)算：

式中，σ為正應(yīng)力；N為軸向力；A為截面面積；τ為切應(yīng)力；F為剪切力。

2）支撐斜桿與豎桿的驗(yàn)算：根據(jù)受力分析可知支撐斜桿豎桿為受壓構(gòu)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(xì)比；l為桿件長度；i為回旋半徑。

正應(yīng)力驗(yàn)算：σ=Nmax/A=1122.4/0.976×150=76.7MPa＜215MPa。

3）連接銷軸計(jì)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(jì)算，銷軸材質(zhì)為40Cr鋼，根據(jù)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(qiáng)度計(jì)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(jì)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(yàn)算。托架頂端采用φ32mm精軋螺紋鋼進(jìn)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(jù)上述受力分析，對精軋螺紋鋼驗(yàn)算如下：

根據(jù)受力模型計(jì)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(chǎn)生的水平力，其所受拉應(yīng)力計(jì)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(zhì)量控制要點(diǎn)

掛籃0號塊三角托架施工質(zhì)量控制要點(diǎn)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(yīng)用水平尺測平，并保證牛腿標(biāo)高一致；（3）墊梁安裝前將其內(nèi)部灌注C30混凝土（墊梁內(nèi)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(yīng)保證牛腿與墊梁、墊梁與托架底口緊貼密實(shí)，如有空隙應(yīng)用調(diào)平薄鋼板墊平；（5）上口對拉螺紋鋼位置處與墩身緊貼面應(yīng)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(yīng)保證上口精軋螺紋鋼與墩身預(yù)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(yīng)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(jìn)行預(yù)壓；（11）砂筒位置處的雙拼型鋼應(yīng)加焊加勁板[1]；（12）托架加固：砂筒與托架、砂筒與橫梁之間進(jìn)行點(diǎn)焊，確保其穩(wěn)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(jìn)行焊接；側(cè)模桁架與縱梁之間進(jìn)行焊接。

6 結(jié)語

官渡黃河大橋連續(xù)梁0號塊采用三角托架施工，在實(shí)際施工過程中不僅加快了0號塊安裝速度，同時減少了費(fèi)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(jīng)濟(jì)、快速地完成。