浅析高墩连续钢构桥0、1号块托架施工技术

刘厚云

（江苏省苏信工程咨询有限公司，江苏 南京 210000）

1 工程简介

锡通高速公路南引桥起始于K7+562.996，向北陆续跨越新横港河、江南沿江公路后在K10+681.596 处与沪通长江大桥公铁合建段引桥衔接，桥长3.1186km。上部结构主要采用先简支后连续的30mT 梁、50mT 梁，第十二联上跨江南沿江公路处采用跨径（50+75+50）m 的预应力混凝土连续刚构，即S58～61#墩。桥面结构设计：（0.5m 护栏+15m 行车道+0.5m 护栏）+1m（中央分隔带）+（0.5m 护栏+15m行车道+0.5m 护栏）=33m，桥面顶距原地面高差在65.6～70.4m，第60 孔的位置与江南沿江公路立体相交，与线路交角97.1°，沿江公路现状宽度为16.5m，远期规划宽度为28.0m。

由于59、60 号主墩高60m 左右，结合现场实际情况，通过对施工方案进行比选，0、1 号块施工采用在墩身上部设置牛腿托架，在牛腿托架上安装模板浇筑砼的施工方法。

2 0、1 号块托架构造设计

墩旁托架：在墩顶设置三角托架平台作为支撑体系来承受0、1 号块施工过程中的荷载。每个墩共计布置三角托架五组，间距为2.575m，托架采用型钢焊接而成，结点处设置加强钢板，采用Φ80mm 销轴连接。横杆采用2[]36 槽钢围焊而成，斜杆和竖杆采用2[]32 槽钢围焊而成。

上下预埋件：上下预埋件采用20mm 厚钢板，预埋板内侧与∠70*5mm 角钢焊接，与墩柱混凝土浇筑在一起，在下钢板外下部设置30mm 宽牛腿，托架受力点落在牛腿上，上下均采用4 根Φ32mm 对拉锚固。

横向连接：为了保证托架的整体稳定性，在托架上横向设置20 工字钢与之焊接。

横向分配梁：在托架上安装钢垫梁+砂筒，然后在上面安装双拼40b工字钢，单侧设置2 组。

纵向分配梁：在楔形块上安装工字钢，间距按照腹板处30cm、底板处60cm布置。

3 0、1 号块托架受力验算

3.1 荷载

0、1号块托架荷载传递过程：0、1 号块重量和其施工设施等荷载，通过底模传递到纵向分配梁，由纵向分配梁再传递到横向分配梁，再由横向分配梁传递到三角托架，由三角托架传递到墩身。其计算参数包括：⑴箱梁钢筋混凝土容重，按26kN/m3 取；⑵施工人员、施工料具运输、堆放荷载按1.0kN/m2 计；⑶内模、侧模及排架重量，按2.0kN/m2 计；⑷混凝土振捣荷载，按2.0kN/m2 计；⑸施工支架自重按实际重量加载；⑹风荷载参照当地气象条件，立模板、混凝土浇筑及养护期间的验算基本风速按6 级风取，相应阵风风速为：17.8m/s。

3.2 0、1 号块托架受力验算

采用MIDAS 计算软件建立0、1 号块托架整体模型，对其结构进行计算。斜撑及分配梁均采用梁单元模拟，其中斜撑、分配梁与墩身之间的连接均约束平动自由度。钢筋混凝土重量、施工荷载均换算为线荷载加至顶分配梁，模板及支架风荷载换算为集中荷载和线荷载加至分配梁上。计算模型如下图所示：

托架计算模型

通过模型计算，托架斜撑的强度和稳定性、托架上弦的最大组合应力和最大剪应力、托架竖杆的最大组合应力和稳定性、托架顶分配梁的最大组合应力和跨中最大挠度、托架的变形量均满足要求。

3.3 预埋牛腿受力验算

对拉精轧螺纹钢筋采用在根部腹板外侧设置牛腿的方式张拉，牛腿由20mm厚钢板组成，各钢板间焊缝均为坡口焊。结构如下所示：

牛腿结构图（单位：mm）

牛腿与腹板间焊缝弯曲应力：

4 0、1 号块托架预压

为确保托架稳定及安全性，托架平台安装完成后对托架进行加载预压试验，并且通过模拟施工状态下的荷载工况，消除非弹性变形，测定其弹性变形，并将弹性变形值计入预拱度，以确保0、1 号块梁底标高符合设计要求。

托架的预压通过千斤顶对拉钢绞线施加等效荷载从而达到预压的目的。预压前在托架平台上设沉降观测点，测出沉降观测点标高，荷载分四级施加，加载重量为0→50%→70%→90%→110%。每级预应力荷载施加完毕后，每一级均测出沉降观测点的标高，满荷载后，连续3 天沉降量小于3mm 后，方可进行卸载。按照相反的顺序卸载，每一级均测量测点的标高；然后算出托架的变形量，以此计算托架弹性变形和非弹性变形，托架弹性变形量可作为立模预拱值。

托架加载预压示意图

通过预压，观测计算得出托架各点的弹性变形数值，从而调整梁底模板标高，保证梁段高度及线形达到设计要求。梁底模板标高Hi 计算公式如下：

Hi＝H0＋f 托架+fx

式中：Hi——待浇梁段箱梁底标高；

H0——该点设计标高；

f 托架——支架变形，加载试压后得出（非弹性模量）；

fx——由徐变、收缩、温度、结构体系转换、二期恒载、荷载等影响产生的挠度计算值，通过实测进行修正（弹性模量）。

5 0、1 号块施工

5.1 托架安装

托架预埋钢板在墩顶处测量进行定位埋设，两侧对拉孔采用Φ57*1.5mm 钢管作为套管，内穿Φ32 钢筋作为内衬。托架在对应的墩底地面上单组拼装，然后利用塔吊对称安装，对穿精轧螺纹钢锚固，5 组安装完毕后，上铺设垫梁，垫梁上安装砂筒（调整底板高程），安装横向分配梁（双拼40a 工字钢），并安装垫梁和纵向分配梁。

5.2 模板施工

外模：与挂篮模板通用，面板采用δ=6mm 钢板，横肋采用[10 槽钢，,间距40cm，竖向采用[10 槽钢斜杆、竖杆和横杆焊接成型的桁架片，桁架片顺桥向间距100cm，模板之间连接螺栓，桁架和模板之间连接均采用M20 螺栓。

内模：面板采用δ=6mm 钢板，横肋采用[10 槽钢，横肋间距40cm，竖带采用][10槽钢，顺桥向间距100cm，模板之间连接采用M20 螺栓。内外模板采用拉杆对拉固定截面尺寸。

5.3 钢筋及预应力管道施工

主钢筋采用电弧搭接焊，所有钢筋在加工场集中加工制成半成品，运到现场绑扎成型。纵向预应力管道采用镀锌金属波纹管，管道安装时注意在波纹管高点处安装压浆用通气管；竖向预应力筋为Φ32 精轧螺纹粗钢筋，管道采用Φ50 铁皮管预埋，并排两根管道底部用管道连通，压浆时从一根压入从另一根出浆。

5.4 混凝土施工

混凝土浇筑前做好各预留、预埋件的位置、数量的检查工作，保证预埋件位置及数量准确。混凝土为高性能混凝土，输送方式采用泵送，施工过程中严格按规范要求，控制混凝土水灰比、坍落度以及浇筑顺序分层厚度。

5.5 张拉及压浆施工

当混凝土龄期达到 7 天、强度和弹模达到设计值的90%，即可进行张拉。张拉时先张拉纵向预应力钢绞线筋，然后张拉横梁横向预应力钢筋，最后张拉竖向预应力钢筋；预应力钢筋以张拉力为主，纵向预应力张拉采用双控，以张拉应力和引伸量控制。

6 结语

0、1号块施工是高墩连续刚构桥采用悬臂浇筑施工时的关键技术，采用托架法施工是0、1 号块施工的有效方法之一；在锡通过江通道公路工程钢构桥0、1号块施工过程中，采用牛腿托架法进行0、1 号块的施工，具有投入临时材料少、施工时间短、托架受力明确、安全可靠等特点，可供同类工程施工参考。