杜 偉 中鐵二十四局集團(tuán)有限公司

高墩大跨連續(xù)梁0#塊托架設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

杜 偉 中鐵二十四局集團(tuán)有限公司

通過(guò)金溫?cái)U(kuò)能改造工程一聯(lián)連續(xù)梁0#塊現(xiàn)澆的實(shí)踐，針對(duì)墩身高度達(dá)到35.5m的特點(diǎn)，提出采用托架法施工方法，并對(duì)工字鋼縱梁、斜撐、懸挑工字鋼橫梁及翼緣板下縱向分配梁進(jìn)行檢算，闡述托架安裝與預(yù)壓工序，保證了施工安全與質(zhì)量，可為類似工程提供借鑒。

高墩大跨；連續(xù)梁 ；0#塊；托架

1 工程概況

新建溪1#特大橋位于浙江省麗水市縉云縣內(nèi)，橋梁在DK063+955～DK064+035處跨越新建溪，夾角為116°，采用主跨為80m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋跨方案。上部結(jié)構(gòu)為48 m+80m+48m連續(xù)梁，梁體為單箱單室、直腹板、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12.2m，底寬6.4m，頂板厚度除梁端為69 cm外均為40cm，底板厚度從0#塊向兩端按二次拋物線變化，梁端為75cm，腹板厚50cm～75cm～100cm，厚度按折線變化，端支點(diǎn)處腹板厚為75cm。全聯(lián)在端支點(diǎn)、中跨跨中及中支點(diǎn)處共設(shè)5個(gè)橫隔板。

梁全長(zhǎng)為177.5m，中支點(diǎn)處梁高6.4m，跨中4m等高段，邊跨9.65m等高段，梁高為3.8m，梁底下緣按二次拋物線變化，邊支座中心線至梁端0.65m。連續(xù)梁主梁梁體采用C50砼，三向預(yù)應(yīng)力體系。共分47個(gè)節(jié)段，其中1#～10#節(jié)段為懸臂施工節(jié)段，C1#節(jié)段為邊跨合攏段，A11#節(jié)段為邊跨直線段，D1#節(jié)段為中跨合攏段。

連續(xù)梁0#塊采用托架法現(xiàn)澆施工，1#～10#節(jié)段為懸臂施工節(jié)段，采用掛籃對(duì)稱連續(xù)懸臂澆注，11#節(jié)段采用鋼管支架膺架法現(xiàn)澆施工，合龍段利用掛藍(lán)模板結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆施工。

2 托架設(shè)計(jì)概況

本橋共有2個(gè)0#塊，其中62#、63#墩高35.5m，墩頂?shù)搅旱?5.5cm。0#塊縱向長(zhǎng)8m，墩頂長(zhǎng)寬均為9m×4.4m，墩外部分梁長(zhǎng)1.8m。0#塊體積為228.1m3，墩身上部結(jié)構(gòu)體積為146.1m3，兩側(cè)體積分別均為41m3。

在墩身及墩頂預(yù)埋鐵板及鋼筋，焊接22根牛腿及固定2根懸挑梁，作為墩外支架受力結(jié)構(gòu)。底模板采用木模結(jié)構(gòu)，側(cè)模板采用整體鋼模板。

牛腿及懸挑梁采用25a工字鋼，牛腿用14a槽鋼橫向連接加固，懸挑梁采用預(yù)埋5根U型16mm螺紋鋼固定25a雙拼工字鋼。底模采用15mm厚竹膠板，木楞采用方木，橫向間距10cm，縱向分配方木間距15cm，調(diào)節(jié)支架采用12cm圓木支架，直接支立在牛腿工字鋼上，圓木支架設(shè)置剪刀撐。在牛腿上鋪設(shè)4排橫向25a工字鋼，其上再鋪設(shè)6排縱向25a工字鋼，外側(cè)鋼模板分塊支立在縱向工字鋼上，并用14a槽鋼固定。內(nèi)模板采用木模結(jié)構(gòu)，采用15mm厚竹膠板，豎向木楞間距10cm，縱向分配梁采用雙拼10號(hào)槽鋼，側(cè)模拉桿采用25mm精軋螺紋鋼，中間橫隔梁采用16mm圓鋼拉桿。內(nèi)模頂板采用木模板結(jié)構(gòu)，支架采用Φ48mm×3.25mm普通鋼管腳手架（見(jiàn)圖1）。

圖1 0#塊托架設(shè)計(jì)立面圖（單位：mm）

3 計(jì)算荷載與材料參數(shù)

3.1 計(jì)算荷載

計(jì)算荷載：⑴0#塊總重量：G1=228.1×2.65=604.5t；⑵施工荷載5kPa；⑶荷載安全系數(shù)取1.3。

3.2 鋼材參數(shù)

0#塊托架結(jié)構(gòu)所用型鋼均為A3鋼，根據(jù)《鐵路橋梁鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》，基本容許彎曲應(yīng)力為

[σw]=140MPa，[τ]=85MPa。

托架鋼結(jié)構(gòu)容許應(yīng)力提高系數(shù)為1.3，則[σw]=182MPa，[τ] =110MPa。彈性模量E=2.1×105MPa。

40#塊托架檢算

4.1 托架模型

縱梁、斜撐均采用I25a工字鋼，其參數(shù)為：A=48.5cm2、g=38.1kg/m、豎向慣性矩Ix=5020cm4，截面模量Wx=401.6cm3?；剞D(zhuǎn)半徑ix=10.2cm，iy=2.4cm。

0#塊兩端外伸1.8m部分全部由外部托架承擔(dān)，腹板下工字鋼縱梁間距60cm，則承擔(dān)的均布荷載為：

底板下工字鋼縱梁間距90cm，其承擔(dān)的均布荷載：

若翼緣板荷載全部由一根工字鋼縱梁承擔(dān)，其承擔(dān)均布荷載：

檢算腹板下縱向工字鋼托架，其受力有限元模型見(jiàn)圖2所示。

圖2 有限元模型圖

通過(guò)以上建立的有限元模型計(jì)算得到：工字鋼縱梁最大水平拉力H=87.7kN,承受的最大彎矩M=50.6kN·m；懸挑工字鋼橫梁承受的最大彎矩M=46kN·m。

4.2 工字鋼縱梁檢算

由計(jì)算結(jié)果可知，貫穿主墩的I25a工字鋼縱梁最大彎曲應(yīng)力為：

其中[σw]=182MPa，滿足要求。

縱梁固定端最大剪力：Qmax=140.1kN

最大跨中撓度：f=1.1mm＜1800/400=4.5mm。

錨固檢算：水平工字鋼縱梁?jiǎn)蝹?cè)焊縫長(zhǎng)度30cm，焊腳尺寸10mm，焊縫強(qiáng)度[τ]=110MPa，則水平拉力：

2根U型Φ16螺紋鋼的抗拔力為：

4.3 斜撐檢算

斜撐為壓彎桿件，需計(jì)算其穩(wěn)定性，斜撐中間設(shè)置橫向連結(jié)桿件。因此：長(zhǎng)細(xì)比：，查表得：φ=0.80。

最大剪力：Qmax=7.8kN

4.4 懸挑工字鋼橫梁檢算

懸挑橫梁縱向間距按110cm計(jì)算，懸臂長(zhǎng)度為2.0m。懸臂段厚度取平均值為（0.22+0.6）/2=0.41m。

則作用在其上的均布荷載為：

懸臂端彎矩：M=23×2.02/2=46kN·m

固定端最大剪力：Qmax=23×2=46kN

錨固檢算：5根U型Φ16螺紋鋼的抗拔力為

。

4.5 翼緣板下縱向分配梁檢算

翼緣板下縱向分配梁跨度按110cm計(jì)算，橫向間距考慮最大2.0m。翼緣懸臂段厚度取平均值為（0.22+0.6）/2=0.41m。則作用在其上的均布荷載為：

縱梁跨中彎矩：M=42×1.12/8=6.4kN·m

最大剪力：Qmax=42×1.1/2=23.1kN

5 托架安裝及預(yù)壓

托架安裝前首先檢查墩身預(yù)埋件位置是否準(zhǔn)確，托架采用汽車(chē)吊安裝，尤其要確保25a工字鋼的焊接質(zhì)量，對(duì)焊縫逐一進(jìn)行檢查，不合格的須進(jìn)行補(bǔ)焊。

托架安裝完畢后進(jìn)行靜載試驗(yàn)，預(yù)壓荷載為最大施工荷載的1.1倍，驗(yàn)證其承載能力，消除托架非彈性變形，同時(shí)測(cè)得托架的彈性變形量，調(diào)整立模標(biāo)高。

6 結(jié)束語(yǔ)

高速鐵路跨越鐵路、公路及航道通常采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，往往墩身較高，0#塊現(xiàn)澆如采用滿堂支架或鋼管支架，一方面穩(wěn)定性滿足不了要求，另一方面須投入大量鋼材，不夠經(jīng)濟(jì)，采用托架法施工有效地解決了以上問(wèn)題。通過(guò)本工程的實(shí)踐，證明采用工字鋼為主要受力體系的托架，具有取材方便、操作簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可以為同類工程提供借鑒。

責(zé)任編輯：宋飛 張建強(qiáng)

來(lái)稿時(shí)間：2014-8-7