装配式桥梁0#块托架施工技术

杨青阳，罗元元，李彬，卢雪东

(1.广安交通投资建设开发集团有限责任公司，四川 广安 638500；2.中建桥梁有限公司，重庆 402200）

大（特大）型桥梁是目前跨越江河、深沟险壑的主要桥型。大型桥梁工程中的0#块因结构复杂、高度大、混凝土体积大等特点一直是临时结构施工中的重点。目前，国内大（特大）型桥梁0#块施工常用的有两种施工技术：一是采用钢管立柱型钢或贝雷梁分配梁的钢管支架结构［1～2］，二是采用在墩柱上预埋钢板焊接型钢牛腿的托架结构［3～5］。在高墩0#块施工中由于钢管立柱支架所需钢材量较大，更多采用托架结构；而预埋牛腿托架由于全部结构均需焊接，工程量较大。在实际施工中，作业工人在焊接、现场加工、下料精确度上存在不足，施工质量难以保证；同时，大量的临时结构需要在现场加工，高空作业、悬空作业等较多，安全风险极大。本文从解决永临结构连接难题入手，着眼临时结构装配化、轻量化设计，介绍安全系数更高、施工安全风险更低的装配式桥梁0#块托架。

1 工艺原理

借鉴爬模承重体系设计，以特制的爬锥为预埋件，作为永临连接及承受上部荷载的主要结构，预埋件由预埋板、连接螺杆和爬锥组成，三角牛腿支架与墩柱之间通过牛腿和连接螺栓与墩柱预埋件相连，各杆件之间通过带耳板的牛腿A、B、D进行销接。轴销及牛腿与墩柱间连接的螺栓均采用高强度40Gr钢材，确保结构安全。见图1。

图1 0#块托架结构

各节点均采用销接结构，避免了结构受荷载作用后节点之间产生弯矩作用及现场焊接质量不合格造成的施工风险。由于节点间弯矩作用消失，减小了临时结构的尺寸，从而减少了材料用量。根据结构尺寸和荷载大小，墩身间和悬臂端采用不同的牛腿结构设计且两种牛腿均可周转使用。轴销结构和预埋件承重结构由40Gr钢材制成，强度较高，用以承受集中力作用，实现了结构的轻量化和装配化。

2 施工工艺

2.1 结构设计

采用承载能力极限状态法进行计算，根据永久结构的截面形式和尺寸确定三角牛腿的位置及数量，尽量减少临时悬臂长度，避免在同一结构中出现较大负弯矩。确保满足施工要求的情况下，在型钢的轴销孔位置增加补强板，提高结构的局部截面强度。考虑周转性，部分构件在一定范围内不满足结构安全计算时，可以在型钢腹板顶底板位置增加加劲板，提高截面强度。

2.2 构件加工

本结构中涉及的所有材料均在工厂加工后现场拼装，无需高空焊接作业。结构所用焊接均要求采用二保焊，焊缝高度15～20 mm，均为角焊缝，质量满足一级焊缝要求并对所有焊缝做探伤检测。所有截面孔洞均采用镗（冲）孔方式成孔，不得采用气割方式。孔壁应平整无突起。

2.3 构件施工

2.3.1 墩身预埋

预埋件提前安装到墩身中，外部端头嵌入混凝土内2 cm，以保证挂件钢板可以嵌入混凝土内。埋入前，先将预埋件安装在竹胶板上，使其固定可靠，将带有竹胶板的预埋件安装在指定位置处，定位准确后，预埋件后端锚固钢板与墩身钢筋进行可靠连接，防止位置发生偏移。埋置位置必须准确，混凝土浇筑期间加强预埋件处混凝土的振捣，为了增加混凝土局部强度，可在爬锥位置增加钢筋网片或钢板，对混凝土进行布局补强。

2.3.2 托架拼装

预埋件安装完成，当混凝土强度达到15 MPa后，进行支架拼装。先凿出墩身预埋的竹胶板；然后安装牛腿挂件，用线锤校正，保证竖直度及位置的准确性，同时使其与混凝土面完全贴合，安装固定螺栓，进行临时固定；再次检查牛腿是否在同一平面内并进行调整，合格后，拧紧螺栓，保证牢固可靠。

三角牛腿采用塔吊吊装至预埋钢板位置处，对正后，先安装牛腿横梁，穿入轴销进行固定，安装安全插销；再安装牛腿斜撑，用手拉葫芦进行辅助。

墩身间牛腿安装完成后，再次检查同一侧牛腿的平整度，合格后安装临时支座，如果同一侧内两个牛腿出现高差，可以通过调整临时支座的高度进行调平。

临时支座安装到位后，可以进行支架上部结构的安装。墩身间安装三拼工56工字钢横梁，安装完成后，用75 mm角钢在纵梁两侧进行焊接临时固定，防止纵梁发生倾覆。

悬臂端三角牛腿安装小型临时支座，临时支座上直接放置贝雷梁等其他临时结构件。

2.3.3 托架拆除

0#块施工完成，预应力张拉完成后进行支架拆除，按照先上后下的顺序，先将临时支座高度降低，然后拆除模板、方木及纵向分配梁。

在支架上将贝雷梁进行分解，通过在主梁上的预埋孔，利用卷扬机将贝雷梁落吊起，拖拽出主梁梁底，然后利用塔吊将贝雷梁放下。

用卷扬机将支架吊起，然后拆除支架与墩柱上的连接螺栓后，将支架整体下放到承台上。架体经检查无变形脱焊等情况后，方可周转使用。

3 施工效果

在进行装配式托架设计及施工的同时，针对相同0#块设计了全焊式0#块托架，见图2。

图2 全焊接牛腿结构

对两类托架的制作和施工做了全面的记录和对比。见表1。

表1 两类托架量对比

焊接牛腿单个结构用钢量约21.7 t，装配式托架单个结构用钢量约13.8 t，用钢量降低了36.5%。由于装配式结构可周转使用，根据施工计划，4个0#块和1个边跨现浇段可采用托架施工，其中2个采用焊接式托架，3个采用装配式托架，一套托架可以周转使用3次，用钢量降低78.8%。单套牛腿施工可以节省36个工日，3个装配式牛腿可以节省108个工日。

4 结论

现浇结构需要用到大量的临时结构，临时结构的设计和施工也是体现施工核心竞争力和决定施工成本的重要因素。装配式临时结构具有以下优势和特点。

1）工厂化加工，提高加工精度：临时结构设计均为工厂化加工预制构件，所需的轴销、连接板、杆件等均通过工厂加工或为订购的成熟产品，产品质量，特别是焊缝质量更易得到保障。

2）模块化设计，通用性好：设计牛腿为三角结构，特别是连接件考虑通用性，在保证结构安全的条件下，统一设计，通用性更高，减少了异形构件种类，现场施工更便捷。

3）所有构件可周转，节省施工成本：三角牛腿结构具有非常广泛的通用性，而本设计采用销接拼装结构，几乎所有构件均可通用，在合理安排施工计划的情况下，一套结构可以循环使用，大大降低施工成本。

4）拼装式结构，提高施工效率：材料经工厂加工后，现场不存在任何焊接作业，只拼装、吊装，安装在墩柱上即可，大大降低了劳动强度，提高了安装效率。

5）结构合理，减少用钢量：设计采用销接结构，避免了牛腿连接处弯矩作用对结构的要求，在结构尺寸及用钢量下降的同时，安全系数大大提高。