高墩连续梁0#块新型托架设计及运用

王奎

（中铁十七局集团第二工程有限公司，西安710115）

1 工程概况

新建准格尔至鄂尔多斯铁路昆独龙川特大桥位于40m+64m+40m 连续梁跨鄂尔多斯市东胜区物流园区，连续梁主墩墩高分别为39m 和37.5m，该梁为变截面预应力连续箱梁。

箱梁采用单箱室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽11.7m，底宽6.4m。中支点处梁高5m，直线现浇段梁高均为3m。

2 0#块托架设计

本连续梁横跨鄂尔多斯市东胜区物流园区道路，墩柱均为高墩，从经济、安全角度考虑，连续梁0#块不宜采用常规的落地式支架方案进行施工。为保证施工安全，根据现场实际调查情况，采用含三角桁架的型钢托架支撑，作为0#块梁段的施工平台。托架主要由三角桁架（包括三角桁架上桁水平拉杆、斜撑、托架墩身铰接预埋件等）、横向分配梁等组成，具有体积小、用材省、传力路径明确等特点。

3 0#块托架支撑体系的构成

3.1 三角托架

三角托架由水平拉杆与斜杆组成，墩身每侧布设三肢，间距3.1m。平杆端采用精轧螺纹钢预拉顶紧在墩身预埋钢板上，形成铰接结构。下端坐在墩身预埋的型钢挑梁上。铰接结构，杆件之间采用钢板焊接。每肢的水平杆为双槽[25a、内外斜杆均为双槽[20a，均背靠背布置，间距20mm。外斜杆采用单槽16a 形成桁架以加强托架压杆的面外稳定性。托架上部的分配梁为I25a 工字钢,按60cm 间距布设。托架根部坐落的挑梁由2 根I36a 工字钢组成，埋深100cm。

3.2 I25a 工字钢分配梁

托架顶部横向布置4 根I25a 工字钢作为分配主梁，间距为600mm。

4 托架及分配梁受力验算

荷载由恒载和活载构成，其中荷载包括梁体、梁体钢模板、分配主次梁及三角托架的自重，恒载系数1.2；活载包括人员、施工机具、混凝土浇筑时的荷载，活载系数1.4。检算拟采用Midas civil 2006 分别对分配主梁、三角托架建模验算。

4.1 分配梁

采用Midas civil 仿真计算，结果如下。

4.1.1 分配梁支反力

工况一：浇筑完成底板腹板和顶板时，中托架对分配梁的最大支反力为115.9kN；工况二：箱梁浇筑全部完成，边托架对分配梁的最大支反力为120.3kN。

4.1.2 分配梁应力

工况一中，分配梁应力最大为94.4Pa，工况二中最大应力为77.7MPa；在放大1.3 后的应力允许值180MPa 内，结构安全。

4.1.3 分配梁变形

工况一中，分配梁跨中变形最大，变形值为2mm，小于规范要求3100/400=7.75mm；工况二支行分配梁在端部下挠最大。下挠值为5mm，在允许值=2900/200=14.5mm 内，结构安全。

4.2 托架

4.2.1 托架最大支反力

边托架为上端水平拉力301.9kN，下端水平压力301.9kN、竖向压力590.8kN。中托架上端水平拉力247kN，下端水平压力247kN、竖向压力465.9kN。

4.2.2 托架杆件最大应力

边托架：平杆为拉杆，最大组合应力100.6MPa，远小于允许值140MPa。考虑到预拉时千斤顶的摆放空间，杆件不再调小。斜杆为压杆，内斜杆最大应力82.6MPa、外斜杆最大应力79.5MPa，压杆稳定计算需要按照长细比进行折减。单槽[25a截面特性为：截面面积A=349 170mm2；中和轴距离z0=20.7mm；惯性矩Ix=33 700 000mm4；惯性矩Iy=1 280 000mm4；回转半径ix=98.2mm；回转半径iy=22.4mm。

外斜杆面内计算长度为257.4cm，长细比为姿=2574/98.2=26.2，属于短压杆，查表b 类折减系数0.95，换算应力为83.7MPa。面外计算长度为259.4cm，换算回转半径为iy=2伊22.4+30.7=75.1mm，长细比为姿=2574/75.1=34.3，属于短压杆，查表b 类折减系数0.918，换算应力为79.5/0.918=87.1MPa。

内斜杆面内计算长度为198.4cm，长细比姿=1984/98.2=20.2，属于短压杆，查表b 类折减系数0.967，换算应82.6/0.967=85.4MPa，面外计算长度为198.4cm，换算回转半径为iy=2伊22.4+30.7=75.1mm，长细比为姿=1984/75.1=26.4 属于短压杆，查表b 类折减系数为0.946，换算应力为82.6/0.946=87.3MPa。因此，结构稳定性安全。

4.2.3 托架杆件最大变形

边托架跨中1.5mm约1380/400=3.5mm，悬臂2.0mm 小800/200=4mm，均满足规范要求。中托架跨中0.9mm约990/400=2.5mm，悬臂1.8mm 小于800/200=4mm，均满足规范要求

4.3 托架根部挑梁计算

托架根部竖向力最大为590.8kN，考虑偏载系数1.2，挑梁采用双工36a，作用点伸出墩身混凝土22cm，考虑安装偏差按25cm 计算，结果为挑梁最大剪应力113.2MPa 超标，变形为0.156mm，通过对工字钢腹板两侧通长贴焊10mm 钢板，剪应力改善为41.74MPa，结构安全。

5 三角托架的制作与安装

5.1 托架制作

三角托架各部分杆件主要是各种型号的型钢或型钢与钢板的组合焊件，焊缝质量必须要有保证。桥墩施工至预埋件位置前，要适当调整主筋位置，以免预埋件时切断主筋。预埋钢板及型钢位置处钢筋要局部加强。预埋件在现场钢筋棚加工完成，为确保预埋钢板位置的准确，钢板定位在主筋和模板上。预埋件安装标高误差钢板控制在0～+5mm，工字钢控制在-5～0mm[1]。

5.2 托架预埋与搭设安装

托架预埋与搭设安装包括：（1）预埋。在施工至薄壁空心高墩的上实体段时，分别依据设计位置预埋预埋钢板、型钢和精轧螺纹钢筋，在埋设过程中确保位置准确，保证预埋件竖向处于同一轴线，便于后续托架的安装。（2）制作托架。托架由专业钢结构公司加工制作，每肢托架焊接成型。（3）安装托架。待墩柱封顶转入连续梁0#块施工后，进行托架安装，托架安装采用单肢整体吊装，安装时需两侧对称安装。两侧托架水平拉杆与墩身通过精轧螺纹钢筋连接，斜杆坐于墩身预埋挑梁上。待托架安装就位后，进行精轧螺纹钢筋预应力张拉。（4）安装分配梁。将分配梁按要求间距安装于水平拉杆上，同时设置U 形卡卡住，对分配梁水平位移进行限位。

5.3 托架预压

托架安装完毕，在0#块施工时，首先对托架进行预压，将两侧托架加载至1.2 倍设计荷载，测量其弹塑性形变，实际检验其安全可靠性。

6 结语

此托架的设计使用与以往施工中所用托架相比，显得简易便捷，安装和拆除简单，尤其是在高墩托架，利用精轧螺纹钢筋进行水平拉杆与墩身的连接，减小了安装时高空作业的繁杂程度，对整个0#块施工的进度及安全程度有明显提高，成本投入也有所减小，为今后的托架施工积累了宝贵经验。