連續(xù)剛構(gòu)0、1#塊懸挑托架施工關(guān)鍵技術(shù)

鄭永濤

摘 要：結(jié)合開春高速雙悅特大橋的0、1#塊懸挑托架的施工實(shí)例，闡述0、1#塊懸挑托架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)特征，施工工藝流程及要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：連續(xù)鋼構(gòu);0、1#塊;懸挑托架;施工技術(shù)

0 前言

0、1#塊梁段是連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)等梁式橋主梁施工的起始段，對(duì)于跨越江河、峽谷的橋梁墩高往往在幾十米甚至上百米，其0、1#塊梁段施工一般是采用墩頂焊接托架懸澆，傳統(tǒng)托架懸空裝、拆難度大，交叉作業(yè)多、高空安拆工程量大、風(fēng)險(xiǎn)極高。本文以開春高速的雙悅特大橋?yàn)槔?，詳?xì)介紹了采用掛籃底籃和裝配式三角支架組合的新型懸挑托架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工關(guān)鍵技術(shù)。

1 工程概況

雙悅特大橋全長(zhǎng)1 013 m，橋梁基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，樁徑為180、220 cm，橋臺(tái)采用柱式臺(tái)，橋墩采用雙圓柱式墩、板式墩、空心薄壁墩。橋梁上部采用預(yù)應(yīng)力混凝土先簡(jiǎn)支后連續(xù) T 梁+連續(xù)剛構(gòu)。橋跨布置為4×40+（75+135+75）+14×40 m。

主墩墩高61.5 m～71.5 m，0號(hào)梁段頂寬16.5 m，底寬8.5 m，高8.0 m，長(zhǎng)6.0 m，翼板懸挑長(zhǎng)度為4.0 m，兩端1號(hào)梁段長(zhǎng)3.5 m，高7.534 m。0-1#塊為單箱單室結(jié)構(gòu)，單個(gè)0#塊砼體積280.85 m3，重730.2 t;兩個(gè)1#塊砼體積共200.96 m3，重共522.4 t。因0#塊長(zhǎng)度6 m，無(wú)法滿足兩支掛籃獨(dú)立安裝長(zhǎng)度需求，故0-1#塊共同澆筑，采用懸澆托架法施工，縱向同時(shí)澆筑，沿梁高分兩次澆筑，先底板和腹板根部，再腹板和頂板及翼緣板。混凝土垂直泵送，其余施工材料由塔吊轉(zhuǎn)運(yùn)，人員交通利用安全人行爬梯和施工電梯。主墩0、1#塊構(gòu)造如下圖：

2 懸澆托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

懸澆托架主體部分分為承插式楔形雙牛腿、落架裝置、雙拼主桁三角架（I56a/I45a工字鋼組焊），橫聯(lián)桁架I16a滿焊于I56a/I45a腹板，雙拼主桁三角架上為雙拼I45a鋼凳（L=40 cm），上面放置掛籃底籃及加強(qiáng)桁架和墩側(cè)掛梁組成。

懸澆托架上、下支點(diǎn)為上側(cè)預(yù)埋爬錐，下側(cè)設(shè)牛腿的方式與型鋼連接組合而成，在墩柱順橋方向兩個(gè)面上預(yù)埋錨錐預(yù)埋件及鋼盒預(yù)埋件，錨錐預(yù)埋件組成為Φ10 cm錨板、D25精軋螺紋鋼桿（PSB930）、錨錐螺母、鋼墊片（10 cm×

10 cm×1.6 cm）M42螺栓（10.9級(jí);螺桿長(zhǎng)度≥9 cm）。共預(yù)埋4組錨錐，每組為8個(gè)，垂直間距為20 cm，橫向間距為50 cm。鋼盒預(yù)埋件為矩形，鋼盒凈寬為18 cm，凈長(zhǎng)42 cm，側(cè)邊為梯形面短邊47.9 cm，長(zhǎng)邊50 cm。牛腿鋼盒預(yù)埋只需調(diào)整部分墩柱豎直主筋間距，與模架支承桿位置不影響。預(yù)埋鋼盒與周邊鋼筋可以進(jìn)行加強(qiáng)連接固定。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖所示：

各組件介紹：

（1）斜三角支架及附墻構(gòu)件。斜三角支架由雙拼I56和雙拼I45組焊而成，斜三角支架的上支點(diǎn)為法蘭盤通過(guò)高強(qiáng)螺栓與墩身預(yù)埋錐形螺母連接，下支點(diǎn)落在擱置于楔形牛腿上的三角楔塊鋼櫈上。左右兩個(gè)三角架通過(guò)系桿連接為一個(gè)整體。

（2）掛籃底籃及加強(qiáng)桁架。三角支架上的分配梁和底模板采用后續(xù)主梁懸澆施工掛籃的底籃替代，為了提高底籃的強(qiáng)度和剛度，在底籃前后桁架梁之間加設(shè)一道加強(qiáng)桁架。而底籃和三角支架間設(shè)有型鋼墊塊便于底籃模板標(biāo)高的調(diào)整和底籃落架時(shí)拆除墊快便于脫模。

（3）墩側(cè)掛梁平臺(tái)。橋墩左右兩側(cè)不設(shè)托架而采用擱置在前后桁架上的掛梁構(gòu)成兩側(cè)承重平臺(tái)。掛梁可根據(jù)荷載和支點(diǎn)跨度大小采取型鋼或桁架梁結(jié)構(gòu)。

3 懸澆托架主要技術(shù)特征

（1）針對(duì)高空作業(yè)難度大的特點(diǎn)，采取構(gòu)件模塊化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、裝配式安裝工藝。

（2）懸澆托架的三角支架、楔形鋼凳、楔形牛腿均在廠內(nèi)加工，現(xiàn)場(chǎng)只需拼裝即可形成0#塊現(xiàn)澆的承重體系，施工簡(jiǎn)便，極大地減少了高空作業(yè)。

（3）結(jié)構(gòu)受力清晰、明確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，大大優(yōu)化了工程結(jié)構(gòu)。三角托架的連接鋼板開條型孔，與墩身的預(yù)埋錨栓通過(guò)錐螺母連接后，螺母僅承受拉力，豎向荷載全部由楔形牛腿承擔(dān);并通過(guò)楔形鋼凳可對(duì)托架的頂面標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，受力清晰明確。

（4）落架簡(jiǎn)單，因豎向荷載均由楔形鋼凳承擔(dān)，只需調(diào)整楔形鋼凳的鎖緊螺母即可完成三角托架的與現(xiàn)澆梁體的分離。極大地優(yōu)化的架體的與現(xiàn)澆梁的分離及拆解。并可減少傳統(tǒng)工藝的調(diào)坡三角桁架。

（5）采用主梁后續(xù)懸澆施工的掛籃底籃系統(tǒng)作為0#塊節(jié)段的底模，節(jié)省了0#塊節(jié)段的底模材料，并免除了后續(xù)掛籃的底籃提升安裝工序。

（6）可實(shí)現(xiàn)三角托架的整體下放，落地后再支解拆除，拆除速度快、安全可靠。

（7）整體結(jié)構(gòu)體系安拆工程量少，安拆方便，優(yōu)化了施工工序，極大提高施工工效。

4 懸澆托架施工工藝流程及要點(diǎn)

4.1 施工工藝流程

連續(xù)鋼構(gòu)0、1#塊懸澆托架施工工藝流程如下圖所示：

4.2 施工要點(diǎn)

4.2.1 墩身預(yù)埋件埋設(shè)

根據(jù)托架的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算上支點(diǎn)預(yù)埋爬錐和下支點(diǎn)預(yù)埋鋼盒的位置，鋼盒預(yù)埋時(shí)有幾個(gè)要點(diǎn)需進(jìn)行控制：

①墩身澆筑分節(jié)澆筑，應(yīng)提前計(jì)算預(yù)埋鋼盒底標(biāo)高位置，調(diào)整上一節(jié)墩身澆筑高度，確保鋼盒底距離上一個(gè)澆筑面有30 cm，才能確保鋼盒底下的混凝土能振搗密實(shí)。

②因雙悅特大橋空心薄壁墩墩身主筋設(shè)計(jì)間距為120 mm，鋼盒的外邊尺寸為200 mm，所以需在預(yù)埋位置的上一節(jié)墩身就開始調(diào)整主筋間距，鋼筋到達(dá)鋼盒位置時(shí)才能避讓。并需要在鋼盒的上下面板加焊兩根與主筋同樣規(guī)格的鋼筋，加強(qiáng)混凝土的抗壓能力。

③安裝預(yù)埋鋼盒時(shí)，需將兩個(gè)預(yù)埋鋼盒頂面標(biāo)高調(diào)平，并采用井字形鋼筋，角鋼等固定鋼盒，防止墩柱混凝土澆筑時(shí)對(duì)預(yù)埋件造成擾動(dòng)。錨錐預(yù)埋可以采取鋼板固定整體預(yù)埋或是利用防裂鋼筋網(wǎng)進(jìn)行精準(zhǔn)定位等方式施工。

4.2.2 懸澆托架安裝

墩身施工完成后，在墩頂安裝下掛式人梯吊籃作為安裝人員的操作平臺(tái)，然后開始安裝懸澆托架，其安裝工藝流程如下：

①先安裝楔形牛腿和楔形鋼櫈，然后用塔吊分別安裝左右兩邊的斜三角托架。安裝時(shí)斜三角架底部落在楔塊鋼櫈上，并通過(guò)螺桿調(diào)整楔塊鋼櫈的標(biāo)高，使斜三角架上支點(diǎn)的連接法蘭螺栓孔準(zhǔn)確對(duì)位后安裝連接螺栓。

②用連接桿將左右斜三角架連接為一個(gè)整體，然后安裝插入式整體作業(yè)平臺(tái)。

③根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)在斜三角架斜梁上安裝、調(diào)整墊塊，然后用塔吊安裝掛籃底籃系統(tǒng)及加強(qiáng)桁架，并加裝底籃前后桁架間的斜撐桿。

4.2.3 托架預(yù)壓

懸澆托架安裝完畢后，采用懸澆梁段最大自重的1.2倍荷載（堆載重量為1#塊自重的1.2倍：261.2×1.2=313.44 t），分級(jí)對(duì)稱加卸載。采用鋼筋作加載物，使加載的荷載與梁的荷載分布一致。

①預(yù)壓方法。三角托架預(yù)壓采用12 m長(zhǎng)鋼筋原材加載，在鋪筑完成底?？v向分配梁之后，在1號(hào)塊端頭位置及靠近墩身位置分別豎向焊接3道長(zhǎng)度3 m及3.5 m的I36a工字鋼立桿，用以支撐鋼筋原材堆放產(chǎn)生的側(cè)壓力，工字鋼背部采用斜撐和剪刀撐形式加固，斜撐采用20號(hào)工字鋼焊接于縱向分配梁與立桿，剪刀撐焊接于內(nèi)側(cè)兩道立桿之間，鋼筋原材在鋪平底模之后水平分層堆放。

②荷載分級(jí)。按照50%、80%、100%、120%四級(jí)對(duì)稱加卸載，加載過(guò)程中密切觀測(cè)、記錄應(yīng)變及撓度數(shù)據(jù)。每級(jí)荷載維持1 h，滿載持荷不小于24 h。

③測(cè)量觀測(cè)。專門固定一臺(tái)全站儀，固定2人（1人觀測(cè)，1人記錄）進(jìn)行沉降觀測(cè)工作。觀測(cè)點(diǎn)布置于縱向分配梁下翼緣，采用反射片粘貼于工字鋼上，做好點(diǎn)位編號(hào)。每一級(jí)荷載施加到位后靜停1 h，讀取變形數(shù)據(jù)，并在過(guò)程中每隔4 h觀測(cè)一次。沉降穩(wěn)定后，記錄各測(cè)點(diǎn)的最終沉降值，然后每卸載到一個(gè)荷載等級(jí)時(shí)及時(shí)測(cè)出回彈值。從而推算出彈性變形值及非彈性變形值，確定底模各測(cè)點(diǎn)的立模標(biāo)高。

加載過(guò)程除采用儀器對(duì)托架進(jìn)行監(jiān)測(cè)外，還要對(duì)連墻螺栓、落架裝置、牛腿、下橫梁等進(jìn)行外觀進(jìn)行檢查，觀察托架系統(tǒng)受力后有無(wú)剛度不夠產(chǎn)生變形、焊縫有無(wú)脫焊、連接銷有無(wú)松動(dòng)等異常情況發(fā)生。

4.2.4 懸澆托架拆除

在0#塊混凝土澆筑后，模板和托架的高空分解拆除作業(yè)過(guò)程塔吊已經(jīng)難于發(fā)揮作用，所以支架高空分解拆除的方法難度大、風(fēng)險(xiǎn)高。因此懸澆托架的拆除采取與了支架與支承錨定結(jié)構(gòu)分離后整體下降到地面，然后再進(jìn)行分解的方式，其拆除工藝流程如圖4.4。

①在0#塊梁段安裝掛籃主桁架及前后橫梁，并以掛籃前、后橫梁為支點(diǎn)用手拉葫蘆和吊索斜吊掛籃底籃，然后拆除斜撐桿并放倒中間加強(qiáng)桁架，再拆除掛籃底籃的調(diào)整墊塊。

②逐漸放松斜吊手拉葫蘆，使掛籃底籃緩慢下降，同時(shí)通過(guò)水平手拉葫蘆控制掛籃底籃的擺動(dòng)量，利用重力作用將掛籃底籃蕩移到掛籃前吊點(diǎn)的位置，然后安裝掛籃原配吊帶完成力系轉(zhuǎn)換。

③用設(shè)置在橋面的卷?yè)P(yáng)機(jī)吊住三角托架，并用錨定在0#塊底板的精軋螺紋鋼吊桿鎖定托架后，再由下而上拆除托架的上、下支點(diǎn)的支承錨固裝置。

④逐漸放松鎖緊的精軋螺紋鋼吊桿，使下放系統(tǒng)的卷?yè)P(yáng)機(jī)吊索受力后拆除精軋螺紋鋼吊桿，最后啟動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)把托架整體下放到地面分解拆除。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，此懸澆托架技術(shù)只需在一個(gè)墩身安裝4個(gè)三角托架，安裝構(gòu)件少，整體拆除簡(jiǎn)便，構(gòu)件可重復(fù)使用。采用后續(xù)主梁懸澆施工掛籃的底籃直接作為懸澆托架的分配梁和底模板，即節(jié)省了材料，也免除了后期掛籃安裝的底籃高空提吊作業(yè)。三角架附橋墩的上支點(diǎn)采用預(yù)埋錐形螺母錨定、下支點(diǎn)采用承插式楔形牛腿支承的方式，安裝工藝為裝配式，零高空電焊作業(yè)，節(jié)省時(shí)間及勞動(dòng)力投入，降低工人作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)和高空焊接存在的質(zhì)量缺陷，也解決了后期鋼板繡水對(duì)墩身外觀的污染和難以修復(fù)的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

[1]周水興.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，

2001.

[2]GB 50017-2017，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]張爭(zhēng)鵬，唐世強(qiáng)，牛延軍.高墩懸澆裝配式托架施工技術(shù)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2019（9）：125.

[4]俞升輝.大跨徑連續(xù)梁橋懸澆施工關(guān)鍵技術(shù)的研究分析[J].工程技術(shù)研究，2019，4（20）：98-99.