转体连续梁0#块支架体系优化设置分析

孔德勋，鲁文军，郝传志，张 羽，吴玉迪

中建铁路投资建设集团有限公司，北京 100070

近年来，我国不断加大对现代化综合交通运输体系网的建设投入，高速铁路以其方便快捷的优势，成为综合交通运输体系网的主动脉。在建设过程中，往往面临大跨度桥梁的施工，大跨度转体连续梁的施工就是其中的难点之一。如何高质量、高标准地完成大跨度转体连续梁施工成为重要的技术难题，其首要难题就是保证0#块的施工质量，而0#块支架体系的设置就是重中之重。文章依托新建潍坊至莱西铁路工程跨海青铁路特大桥60m+100m+60m转体连续梁，以保证转体前球铰受力体系的稳定性、提高转体施工的安全性为落脚点，对转体连续梁0#块支架体系进行了优化设置，并进行了深入的研究。

1 技术原理

采用传统的施工方法进行转体连续梁0#块支架体系设计时，靠近主墩的0#块支架需设置于上转盘之上。文章对现场施工实际情况进行了优化探索，将转体连续梁靠近主墩的0#块支架采用在墩顶大小里程侧各水平、对称、等间距预埋双拼工字钢形成悬挑牛腿受力支撑体系的方法，等效代替传统钢管柱受力支撑体系，节约了钢管柱材料的用量，避免了转体连续梁靠近主墩的支架设置于上转盘上。

2 0#支架优化设计

2.1 悬挑牛腿受力支撑体系总体设计

靠近主墩一侧的单排0#块钢管柱支架体系采用悬挑牛腿受力支撑体系等效代替，悬挑牛腿受力支撑体系由嵌于墩顶的双拼工字钢、预埋于双拼工字钢底部的钢筋网、砂箱、双拼工字钢横梁组成，在主墩墩顶大小里程侧各水平，对称、等间距预埋4对I45双拼工字钢形成悬挑牛腿受力支撑点，I45双拼工字钢横向间距为2.5m[1]。

2.2 悬挑牛腿承载能力计算

（1）受力计算模型。0#块支架单侧承受的混凝土重量为312t，0#块支架预压时综合考虑混凝土自重、模板、施工荷载组合，按照支架承受的最大施工荷载的1.1倍进行预压，经过计算单侧预压重量为400t，悬挑牛腿承载能力计算时，将牛腿作为左支座固定、右支座自有、跨长0.6m、单个牛腿受力500kN的受力计算模型，如图1所示。

图1 悬挑牛腿受力计算模型

悬挑牛腿承载能力计算时，受力模型的基本信息、各跨截面的几何特性、各跨材料的特性分别如表1～表3所示。

表1 悬挑牛腿受力检算模型基本信息表

表2 各跨截面几何特性表

表3 各跨材料特性表

（2）悬挑牛腿弯矩、剪力计算。悬挑牛腿弯矩、剪应力计算结果如表4所示。

表4 悬挑牛腿受力检算结果

（3）悬挑牛腿安全系数计算结果。悬挑牛腿安全系数计算结果如表5所示。

表5 安全系数计算结果

容许安全系数取值：整体稳定性安全系数为1；抗弯强度安全系数为1；抗剪强度安全系数为1。

2.3 悬挑牛腿I45双拼工字钢加工制作

悬挑牛腿受力支撑体系采用I45工字钢进行加工，I45工字钢之间采用规格为300mm×150mm×8mm的钢板焊接成整体，钢板与工字钢接触部分进行满焊。

2.4 悬挑牛腿I45双拼工字钢、钢筋网、砂箱、横梁安装

在施工主墩墩帽时，在主墩墩顶大小里程侧各水平、对称、等间距预埋4对I45双拼工字钢，双拼工字钢横向间距为2.5m，嵌于墩顶1.2m，外露0.9m，根据检算结果在嵌入墩顶之中的双拼工字钢底部设置6层钢筋网，以增强悬挑牛腿受力支撑点抗压强度，每层钢筋网片规格为50cm×80cm，钢筋型号为HRB400φ16mm，钢筋网的层距为10cm；在外露双拼工字钢形成的悬挑牛腿受力支撑点上设置砂箱，安装双拼工字钢横梁，形成与传统支架体系受力等效的悬挑牛腿受力体系[2]。

3 施工质量控制标准及措施

3.1 质量控制标准

I45工字钢之间采用规格为300mm×150mm×8mm的钢板焊接成整体，其焊接质量应符合《钢结构工程施工质量验收标准》（GB 50205—2020）。

3.2 质量保证措施

（1）钢结构用主要材料、零（部）件、成品件、标准件等产品应进行进场验收，验收合格后方可使用。

（2）工字钢、钢板的品种、规格、性能应符合国家现行标准的规定并满足设计要求；钢板进场时，应按照国家现行标准的规定抽取试件且应进行屈服强度、抗拉强度、伸长率和厚度偏差检验，检验结果应符合国家现行标准。

（3）焊接前必须进行试焊，焊接人员必须持证上岗，试焊合格后方可进行批量焊接作业[3]。

4 工程应用成效

新建潍坊至莱西铁路工程跨海青铁路特大桥（60+100+60）m转体连续梁主墩0#块支架通过采用悬挑牛腿受力支撑体系等效代替传统的钢管柱支撑体系的方法，避免了靠近主墩的支架设置于上转盘之上，节约了支架体系材料的用量，保证了施工安全，顺利完成了0#块施工及连续梁合龙施工，提前10d完成施工任务，实现了提前履约，创造了良好的经济效益和社会效益。

5 结束语

综上所述，铁路、市政、公路工程等大跨度转体连续梁主墩0#块施工时，可采用悬挑牛腿受力支撑体系等效代替传统的钢管柱支撑体系的方法，此方法能有效保证转体前球铰的受力平衡状态，新颖可靠，经济且可操作性强，可在铁路、市政、公路等类似大跨度转体连续梁施工中推广使用，具有良好的指导和借鉴意义。