大跨度连续梁桥0#块墩旁托架施工技术

严中英

摘要：某六跨预应力混凝土连续梁桥，桥跨布置为(31＋49＋3×144＋86)米。本文结合工程实践，阐述了主桥0#块墩旁托架施工技术的要点。

关键词：连续梁桥箱梁墩旁托架结构验算倾覆施工技术

1工程概况

某特大桥位于福州市仓山区境内，在两山隘口处跨越乌龙江河道，大桥全长598米，采用六跨预应力连续梁体系，桥跨布置为(31＋49＋3×144＋86)米。主梁为单箱单室变截面结构，0#块长12m，高8.5m，箱梁顶板宽14.4m，底板宽7.75m，梁高和底板厚度按1.65次抛物线变化。大跨度连续梁悬浇法施工时，墩梁临时固结，0#块施工是关键技术，对后期线形控制影响较大，本文选取该桥5#墩0#块，介绍其墩旁托架施工方案选择，以及主要的施工工艺。

2施工方案的选择

0#块墩旁托架的作用主要有几个方面，一是作为0#块施工作业的平台和受力支撑结构；二是在有支座的预应力连续梁悬臂浇注施工过程中承受产生的部分不平衡弯矩。0#块常用的方案有以下两种：

2.1悬臂式托架，在墩身上设预埋件，焊接牛腿，作为施工承重结构，在墩顶设置临时支座与梁体固结，这种方法经济，方便，但5#墩0#块在需设置预埋件的位置有抗震阻尼器的存在，造成了设置预埋件的不现实，同时墩宽仅有3米，导致临时支座空间不足，该方案不可行。

2.2落地式托架，在承台上设预埋件，待墩身施工完毕后焊接钢管柱，作为施工承重结构。作为临时支墩的钢管柱内需灌注混凝土，并预埋钢筋与梁体0#块固结。该方案较常用，施工工艺简便，适用于各种类型的0#块。

经过比选，结合现场实际情况，最终确定采用方案二进行施工。

3托架结构及施工

本方案墩旁托架结构主要由钢管砼柱、牛腿、分配梁、贝雷架、脚手架等组成，详细见布置图1。

3.1钢管柱

承台施工时预先在承台顶相应位置埋设钢管柱连接预埋板，待钢管柱底端焊接在预埋板上，四周用三角形加劲板加强，承台上共设置4根φ1200×10钢管柱。柱间采用[20组合纵向桁式联结，同时附着于墩身上，钢管柱垂直度＜1%。

3.2牛腿

因承台宽仅9.5m，而墩身厚3m，造成管柱只能设置一排，必须采用在钢管柱上焊接牛腿的型式拓宽支撑面。牛腿采用双肢[36作为水平和斜向支撑，起着把整个0#块荷载通过贝雷架、分配梁传递到钢管砼柱的作用。

3.3横向分配梁

横向分配梁靠近0#块中心处采用双肢I56a，砼管柱外侧采用双肢I45a作为支撑。

3.4纵向贝雷架

贝雷架与底模接触，承受底模传过来的箱梁顶板、腹板以及底板等荷载的作用；同时作为侧模的支撑点。

3.5模板

箱梁底模面板采用δ=12mm覆膜大面竹胶板，下设横向方木，方木截面140×100mm，底板处间距布置为150mm，由于腹板段荷载集度大，而砼柱设置在腹板处，因此该处底模需采用型钢作为100×140方木+[14a组合结构作为底模，间距为200mm。

对于箱梁两侧直腹板及翼缘板处，根据其

线形设置桁片式外模，外模采用钢面板以及∠63×6、[10及[8等型钢制造而成。

箱梁内模主要采用木结构，面板为δ=12mm竹胶板，内衬采用木桁片，并用钢骨架进行加强，内模在场下拼装成整体，整体吊装就位后支撑于底模上，并用拉杆将内外模进行对拉。

图1 墩旁托架总体布置图

3.6临时支座

本项目临时支座采用墩梁固结混凝土支座的结构形式。墩梁固结临时支座设在顺桥向墩顶边两侧，承受自重及不平衡弯矩产生的压力，同时锚固筋可承受不平衡弯矩产生的拉力。

钢管柱灌注前在对应牛腿位置现场加焊剪力钉，保证柱壁受拉时，柱内砼与柱壁有足够的粘结力，利用串筒灌注C40砼，将四根钢管柱砼均灌注至离管桩顶口，浇筑完毕后向单根砼柱内插入20根Φ25单根长1.5m埋深0.7m的螺纹钢，使砼柱后期与梁体形成固结，整个钢管柱的灌注过程中注意混凝土的振捣，以此保证结构的稳定性。

4托架结构验算

4.1结构设计阶段计算

整个墩旁托架的计算主要为模板、贝雷架、分配梁、牛腿、脚手架以及钢管砼柱的验算。设计荷载主要有混凝土自重、模板支架重量、人群机具重量、风载、冲击荷载等。计算采用SAP2000结构计算软件建立托架的空间模型进行，对托架的强度、刚度以及整体稳定性进行分析，并根据计算所得内力对螺栓，焊缝，预埋构件进行验算，结果表明托架的各项指标满足设计要求。

4.2抗倾覆稳定性验算

施工阶段的验算主要考虑箱梁自重的不均匀性影响M1，挂篮走行的不同步影响M2，节段浇注差的影响M3、施工偏载的影响M4以及风荷载影响M5等五种工况最不利组合下，托架的抗倾覆稳定性。该项目挂篮采用同步走行，混凝土对称浇注，故验算时最不利组合工况为M最不利=(M1+M4+M5)。其中M1为在最大悬臂状态时，一侧梁体比另一侧梁体重5%(胀模等影响)所产生的最不利弯矩，M3为一侧施工偏载(按200KN计)产生的最不利弯矩，M5为风荷载产生的最不利弯矩(该项目按台风设防)，按一侧风力为100%，另一侧为50%考虑。简化计算图示见图2，图3。

(a)最大不平衡反力计算

由简化受力模型计算可得：

R1=2789.21

R2=41247.09

钢管桩单桩最大反力Ra×=41247.09/2=

20623.5KN

图2 箱梁节段划分

图3 抗倾覆稳定性验算

(b)钢管混凝土柱验算

钢管内半径 rc = d/2-t =590.0 mm

砼横截面面积 Ac =πrc2 =1093588mm2

钢管横截面面积 Aa =πd2/4-Ac =37385mm2

套箍指标 θ= Aafa/(Acfc) = 0.385

偏心率 e0/rc = 0.0/590.0 = 0.000

轴心受压短柱的承载力设计值

N0 = fcAc(1+sqrt(θ)+θ)

=41882.5 kN

等效计算长度 le = μl = 12.000 M

le/d = 12.000×1000/1200.0 = 10.000

承载力折减系数φ0 =1-0.115sqrt(le/d-4)

= 0.718

承载力 Nu = φ0N0 = 30084.6 kN

N = 20623.5 kN ≤ Nu = 30084.6 kN满足要求!

（c）抗倾覆系数计算

由上图计算知当梁体倾覆时，梁体绕R2旋转。此时R1完全脱空。

此时倾覆弯矩为M倾=798369KN·m

抗倾覆弯矩为M抗=947091KN·m

M抗/M倾=947091/798369=1.19

经验算结果表明整个托架的各项指标均满足要求!

5托架预压

预压的目的为验证托架的安全性，同时消除托架的非弹性变形，确保梁体的标高符合设计及规范要求。预压采用千斤顶张拉设备结合反力架对托架施加集中荷载的方案，该种方案具有控制精确、变形指标可量化、安全可靠、便于操作等优点。

在托架安装好后，在钢管桩之间焊接锚固分配梁，将精轧螺纹钢下端锚固在锚固分配梁上，上端分别锚固在支架分配梁上，通过对支架分配梁反顶张拉模拟加载试验，从而达到了检验支架承载力和稳定性的目的，也能够准确地反映支架的受载变形量。预压荷载取箱梁施工荷载的1.2倍，托架每侧利用两台450张拉千斤顶同时均匀加荷载达满载后，持续24h，整个过程注意检查支架各部位的安全情况，并测量张拉前后底模板的变形值，预压试验实测的托架变形为18mm。

60#块立模标高的确定

大跨径连续梁在悬臂施工过程中，要保证全桥的顺利合拢以及成桥线形，0#块的立模标高是控制的关键。立模标高的理论计算公式为：

H=H1+H2+f

式中，H为立模标高；H1为设计高程；H2为计算所得的预抛高值；f为托架的变形值。设计高程H1,预抛高值H2设计文件中有提供，托架变形值由理论计算值及预压实测值经综合考虑后决定，最终决定合理的立模标高。

7结语

该项目在施工过程历经了台风考验，目前已实现全桥的顺利合拢，合拢高差控制在10mm以内，说明整个托架从方案选择、结构设计与施工控制均是成功的。该方案实施简便，安全经济，对同类型的工程有一定参考意义。