護(hù)國(guó)河特大橋0#塊托架預(yù)壓施工技術(shù)

徐剛龍

中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司 河北 涿州 072750

1 工程概況及托架設(shè)計(jì)

1.1 工程概況

云南騰（沖）隴（川）高速公路護(hù)國(guó)河特大橋主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋總長(zhǎng)為500.00 m，由3個(gè)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?？缰辛焊?.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?yōu)?.70 m，箱梁0#塊長(zhǎng)13.00 m。

1.2 托架設(shè)計(jì)方案

以護(hù)國(guó)河特大橋72號(hào)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(lián)合應(yīng)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(qū)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(yù)埋件的安裝控制

三角托架的牛腿屬于整個(gè)托架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵受力部位，為雙36b#槽鋼組成的型鋼預(yù)埋件，主要承受三角托架的豎向力和水平力。牛腿埋入長(zhǎng)度1.00 m，露出混凝土面長(zhǎng)度0.80 m。碗扣支架安裝時(shí)需嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行。由于立桿荷載大，碗扣支架受力復(fù)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(jù)梁底設(shè)計(jì)線形，并考慮截面高度及預(yù)拱度，頂托伸出立桿的長(zhǎng)度為0.40 m。在頂托上布設(shè) 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(gè)木方的接頭在相鄰兩立桿間時(shí)，需要設(shè)置短橫向木方進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)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(jì)算

2.1 0#塊懸臂段荷載分布

對(duì)0#塊托架進(jìn)行計(jì)算時(shí)，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(duì)活載及恒載分別按1.4倍和1.2倍的比例系數(shù)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(jī)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(jī)具及人群的組合系數(shù)為1.4；模板荷載及新澆混凝土組合系數(shù)為1.2。

2.2 立桿計(jì)算

采用單元法對(duì)立桿受力進(jìn)行計(jì)算，該區(qū)域的長(zhǎng)度為立桿的縱向間距，寬度為立桿的橫向間距，需根據(jù)橫向布置方案，并在箱室區(qū)、腹板區(qū)及翼緣區(qū)找到相應(yīng)的荷載，腹板區(qū)立桿支撐的區(qū)域如圖2所示。

圖2 縱立桿荷載計(jì)算方法

2.3 木方計(jì)算模型

橫向木方所受的荷載為支座反力，采用三跨連續(xù)梁、兩跨連續(xù)梁或簡(jiǎn)支梁模型計(jì)算橫向木方，荷載為縱向木方對(duì)橫向木方的作用力?？v向木方的計(jì)算模型如圖3所示。

圖3 縱向木方計(jì)算模型

計(jì)算縱向木方時(shí)，箱室區(qū)與腹板區(qū)木方所受的荷載有較大區(qū)別，需要考慮荷載橫向不均勻分布的特點(diǎn)，取位于腹板區(qū)的最不利縱向木方進(jìn)行計(jì)算，其相應(yīng)的荷載取值為29.8 kN/m。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，經(jīng)計(jì)算，結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。

2.4 三角托架及小橫梁計(jì)算

根據(jù)支架立桿的橫向布置及縱向間距，計(jì)算懸臂段各立桿的組合軸力；分別對(duì)0#塊懸臂部分箱型截面橫向區(qū)域分割，計(jì)算出分割區(qū)域鋼桁架所受的組合荷載。根據(jù)相關(guān)規(guī)范公式，由計(jì)算結(jié)果可知，0#塊三角托架具有足夠的安全儲(chǔ)備，滿足整體穩(wěn)定性要求。

3 0#塊托架荷載預(yù)壓試驗(yàn)

按照等荷加載進(jìn)行配載計(jì)算。托架預(yù)壓荷載取值＝110%（安全系數(shù)）×（機(jī)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(jié)段長(zhǎng)12 m，節(jié)段質(zhì)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(zhì)量251.21 t。取箱梁模板質(zhì)量7.00 t，人群機(jī)具質(zhì)量2.40 t；支架預(yù)壓質(zhì)量取值260.61 t。針對(duì)不同部位預(yù)壓布載時(shí)需要分別布載。腹板質(zhì)量集中在腹板0.90～1.42 m的范圍；頂板和底板的質(zhì)量集中在4.00 m底板范圍內(nèi)，頂板和底板質(zhì)量為75.06 t；采用砂袋預(yù)壓，預(yù)壓長(zhǎng)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(yù)壓法對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)壓，加載時(shí)按照設(shè)計(jì)荷載逐級(jí)加載[1-3]。

布設(shè)12個(gè)預(yù)壓沉降觀測(cè)點(diǎn)，托架預(yù)壓前對(duì)底模標(biāo)高觀測(cè)留底，每級(jí)加載完后，前3 h每間隔1 h對(duì)托架沉降量監(jiān)測(cè)一次；直至連續(xù)2次沉降差值在2 mm以內(nèi)時(shí)繼續(xù)加載。卸載時(shí)，托架兩側(cè)應(yīng)同步均衡，并按照與加載相反的順序進(jìn)行，各測(cè)點(diǎn)的沉降值應(yīng)在1 mm以內(nèi)，沉降量平均值累計(jì)在5 mm以內(nèi)，方可卸載，卸載7 h后對(duì)各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

根據(jù)累計(jì)變形值繪制托架預(yù)壓變形曲線，如圖4所示?？梢缘贸?，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(yù)壓變形曲線

4 結(jié)語(yǔ)

以云南騰（沖）隴（川）高速公路護(hù)國(guó)河特大橋懸臂澆筑施工實(shí)踐為背景，對(duì)0#塊施工控制技術(shù)進(jìn)行了分析與研究。為確保托架的穩(wěn)定性，澆筑0#塊混凝土?xí)r應(yīng)對(duì)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(yàn)證了0#塊施工的合理性與安全性，但其他臨時(shí)結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算還需要進(jìn)一步探索研究。

本工程的研究結(jié)果能夠?yàn)橄嗨乒こ痰?#、1#塊施工立模標(biāo)高提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。