马王黔江特大桥0#段托架设计与施工

何国东

中铁科学研究院有限公司

马王黔江特大桥0#段托架设计与施工

何国东

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以马王黔江特大桥为背景，介绍了高墩、大跨连续刚构0#段托架的设计、施工，对类似桥梁施工有一定的参考价值。

连续刚构；0#段；托架；设计；施工

1 工程概况

柳州至武宣公路工程马王黔江特大桥全长1410.4m，主桥采用91.2m+2×160m+91.2m连续刚构，桥梁分左右幅，单幅桥面宽15m，主墩下部采用双肢薄壁桥墩，群桩基础；0#段为单箱单室断面，其中箱梁底宽8m，箱梁顶宽15m，最高处梁高9.6m，两侧翼缘板宽3.5m，箱梁顶面距离承台最高达51.6m；0#段总长14m，其中双肢薄壁墩之间4.4m，墩两侧外伸3m；0#段采用C60砼，砼方量为579.4m3。

2 方案选择

目前,连续刚构0#段施工主要有落地式支架和悬臂式托架两种方案。由于此桥几个主墩均位于黔江主河道中，汛期水位高、流速及流量大，而且梁底距离承台最高达42m，采用落地式支架方案会面临施工困难、汛期安全风险大、不经济等不利因素。悬臂式托架通过预埋在墩身中的型钢构件，上铺横、纵分配梁及模板组成受力结构，施工简便，受力明确，不受汛期洪水制约，经济效益优势明显，故此桥采用悬臂式托架进行主墩0#段施工。

3 托架设计

主桥连续刚构0#段采用托架现浇混凝土法施工，托架采用在墩身内预埋钢板及纵向Ⅰ63a工字钢牛腿，在牛腿上横向铺设I40a工字钢横梁(底板倒角处为2I40a工字钢横梁)，其上顺桥向布设I28a工字钢作为纵梁，然后在I28a工字钢上安装底模。I28a和I40a工字钢之间焊接[]10槽钢钢盒作为卸架。纵向Ⅰ63a工字钢下焊接I40a工字钢斜撑。托架平台四周设置栏杆并预留足够的空间设置施工作业平台。

图10 #段托架布置图

4 托架检算

4.1 计算荷载

0#段钢筋混凝土容重26KN/m3，钢模板及箱室内支架自重5KN/m2，施工人员及设备2.5KN/m2，倾倒混凝土产生的荷载2KN/m2，震捣混凝土产生的荷载2KN/m2。

4.2 力学检算

根据托架实际受力情况，利用MIDAS Civil建立结构分析模型。模型中所有单元均采用梁单元，其中I63a工字钢纵梁与墩身交接处采用刚接，I40a工字钢斜撑与纵梁及钢板的焊接位置采用刚接，I40a工字钢横梁、I63a工字钢纵梁之间的连接采用弹性连接中的刚性连接。施工方案中0#段混凝土分2次浇筑，但在托架力学检算中按一次浇筑进行荷载加载。(见图2、图3所示)

表1 托架强度计算结果

通过计算，各类杆件的最大应力均小于容许应力188.5MPa，满足强度要求。

5 托架安装

(1)预埋型钢、钢板及锚固钢筋严格按设计尺寸下料，墩身施工到设计预埋位置时精确预埋。

(2)在墩身施工到预埋钢板、I63a工字钢设计标高时，利用塔吊和墩身模板上的工作平台安装钢板和型钢。

(3)预埋钢板与墩身模板之间安装2cm厚的硬质泡膜板，拆模后形成凹槽，便于拆除托架时切割和修补墩身表面。

(4)预埋型钢下铺设3层钢筋网片，防止预埋的I63a工字钢压坏墩身砼。

(5)托架预压前必须对所有焊缝进行探伤检查，确保焊接质量。

6 托架预压

6.1 预压装置

施工承台时在设计位置预埋20根长度为4m的φ32的精轧螺纹钢，待0#段托架施工完毕后，在托架顶部I40a横向工字钢和承台φ32精轧螺纹钢上安装I28a工字钢分配梁，然后用7φs15.2钢绞线连接上下分配梁。

图2 薄壁双肢墩外侧托架应力图

图3 薄壁双肢墩内侧托架应力图

图4 预压装置布置图

图5 预压装置细部构造图（正面、侧面）

6.2 预压

预压时采用10台200吨千斤顶，千斤顶及张拉作业人员在托架上操作，分别按0#段自重的10%、80%、100%、120%四种工况进行张拉作业。

6.3 观测

根据计算中的最不利荷载布置观测点。加载过程中，荷载达到10%、80%、100%、120%时各观测一次，加载完成后的第一天按每4小时观测一次，第二天按每12小时观测一次，其它时间每24小时观测一次。根据观测结果，托架变形稳定后开始卸载。

6.4 预压要求

(1)在整个托架全面检查验收合格后方能进行加载工作。(2)加载应对称进行，严禁非平衡加载。

(3)各阶段的预压荷载须由专业技术人员仔细计算，加载时安排专人记录。

(4)预压加载过程中，要在预压负责人及专业技术人员的统一组织和指挥下进行各项工作。

(5)卸载应对称缓慢进行，防止单边操作使托架横断面受力不均。

(6)托架卸载后，根据加载后托架变形量，设置底模预拱度，调整底模标高。

7 结束语

连续刚构由于设计方法成熟、造价相对较低，其广泛应用于高速公路和市政工程。0#段施工为连续刚构桥梁施工的重难点，采用悬臂托架作为0#段施工支架，具有不受墩高、洪水等因素制约的特点，可供同类型桥梁0#段施工进行参考。

[1]周水兴.路桥施工计算手册.人民交通出版社.

[2]江正荣.建筑施工计算手册.中国建筑工业出版社.