梁啟祥

【摘要：】文章以賀州至巴馬高速公路（象州至來賓段）培森柳江特大橋（145+280+145）m部分斜拉橋為工程依托，針對寬幅箱梁0#塊施工難點問題，提出一種適用于寬幅箱梁0#塊施工用的裝配式預(yù)應(yīng)力牛腿托架及其預(yù)壓方式，并采用Midas Civil有限元軟件對預(yù)應(yīng)力牛腿托架結(jié)構(gòu)進行仿真分析，驗證其結(jié)構(gòu)的強度、剛度及穩(wěn)定性。工程實踐證明，該預(yù)應(yīng)力牛腿托架無須高空焊接作業(yè)，操作簡便，工后預(yù)應(yīng)力牛腿托架可全部回收利用，為同類型橋梁涉路施工提供參考。

【關(guān)鍵詞：】寬幅箱梁;0#塊;預(yù)應(yīng)力牛腿托架;托架預(yù)壓;施工方法

U445.4A411373

0 引言

0#塊施工是懸臂澆筑施工的關(guān)鍵步驟，也是整個大橋施工的關(guān)鍵。采用合理的0#塊托架設(shè)計及施工方法是0#塊施工安全及質(zhì)量的保障[1]。本文以賀州至巴馬高速公路（象州至來賓段）培森柳江特大橋（145+280+145）m部分斜拉橋為工程依托，針對寬幅箱梁0#塊施工難點問題，提出一種安全可靠、施工便捷的裝配式預(yù)應(yīng)力牛腿托架及其預(yù)壓方式，并且工后可完全回收進行周轉(zhuǎn)利用。該方法有效保障了寬幅箱梁0#塊的施工。

1 工程概況

培森柳江特大橋主橋長570 m，橋型設(shè)計為145 m+280 m+145 m預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，橋面按整幅布置，總寬29 m。下部墩身結(jié)構(gòu)整幅布置，采用單箱雙室箱形斷面，平面尺寸為21.6 m（橫橋向）×8.0（順橋向）m，墩柱順水流方向設(shè)置圓倒角。0#塊尺寸為：節(jié)段長12 m，梁高11.5 m（梁高為箱梁中心處高度），底板寬20 m，兩側(cè)翼板挑臂各長4.5 m，外腹板為直腹板，頂板寬29 m，采用單箱三室截面，墩頂正上方邊腹板厚度為1.1 m，懸挑段邊腹板厚度為1.0 m。

2 0#塊托架設(shè)計

托架牛腿采用[36、[32和[28槽鋼組合設(shè)計。托架牛腿下弦桿用2][36a槽鋼加10 mm厚鋼板封口，總長度為120 cm;立柱用2[]28a槽鋼加10 mm厚鋼板封口，總高度為420 cm;其余桿件用2][32a槽鋼，其中上弦桿、斜腹桿加10 mm厚鋼板封口。橫橋向牛腿的上弦桿總長度為290 cm，順橋向（翼板側(cè)）牛腿的上弦桿總長度為400 cm。

采用牛腿作為托架的承重結(jié)構(gòu)，橫橋向每側(cè)設(shè)置6榀，縱橋向每側(cè)設(shè)置3榀，同側(cè)牛腿通過橫聯(lián)連接，以增強牛腿托架整體穩(wěn)定性。牛腿下弦桿支撐于預(yù)埋在墩身的盒子（下支點）上，即牛腿下弦桿伸進墩身混凝土預(yù)埋深度為55 cm的預(yù)留孔內(nèi)。橫橋向布置的牛腿通過精軋螺紋鋼筋在兩側(cè)對拉進行錨固，順橋向布置的牛腿則通過精軋螺紋鋼錨固在墩身內(nèi)隔板上。牛腿上設(shè)置橫、縱向貝雷梁作為承重傳力結(jié)構(gòu)。

牛腿橫聯(lián)采用[10槽鋼焊接成的桁架，橫、縱梁采用貝雷梁，外懸段底板及翼板模、側(cè)模采用大塊定型鋼模板。托架結(jié)構(gòu)如圖1～2所示。

3 牛腿預(yù)壓

3.1 牛腿預(yù)壓設(shè)計

0#塊托架牛腿預(yù)壓采取在地面水平預(yù)壓，由四個牛腿對稱布置，組成兩組，用對拉的方式實現(xiàn)預(yù)壓的目的。兩組牛腿間用C40混凝土、C40鋼筋混凝土支墊，左右兩側(cè)牛腿采用精軋螺紋鋼對拉錨固。精軋螺紋鋼間距布置大致與實際布置位置相同，間距分別為80 cm、150 cm。C40混凝土墊塊尺寸為：長350 cm，寬120 cm，高50 cm;C40鋼筋混凝土墊塊尺寸為：長50 cm，寬120 cm，高50 cm。

左右兩組牛腿各用兩根精軋螺紋鋼，采用千斤頂單端張拉。托架預(yù)壓時，應(yīng)左右對稱同時頂升千斤頂。預(yù)壓荷載分4級進行加載，即按預(yù)壓荷載的60%、80%、100%、120%加載，加載達到設(shè)計荷載后，間隔24 h監(jiān)測一次監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)，達到要求后可以卸載。預(yù)壓荷載卸載時應(yīng)對稱、均衡、同步進行。具體見圖3。

3.2 預(yù)壓荷載及加載順序

預(yù)壓加載分4級進行，在加載前及加載預(yù)壓荷載的60%、80%、100%、120%荷載時均按規(guī)范要求記錄觀測變形情況（見表1）。

預(yù)壓監(jiān)測：在牛腿端部對應(yīng)位置的地面上設(shè)置記號，作為觀測點。在支架安裝完成，荷載加載準備工作就位后，進行第一次基準位置觀測。在每級荷載加載間歇時間內(nèi)進行對應(yīng)的變形量測。

預(yù)壓過程準確記錄數(shù)據(jù)在記錄表中，并計算每個觀測點的彈性變形值及非彈性變形值，直至完成加載。

卸載過程同樣分4級進行，即120%、100%、80%、60%，每當卸載一級時，均應(yīng)進行觀測記錄，直至完全卸載。

4 托架結(jié)構(gòu)仿真計算

4.1 計算工況及荷載組合

根據(jù)施工工藝，0#塊分兩次澆筑施工，第一次澆筑4.5 m，第二次澆筑7 m。兩次澆筑混凝土托架受力分析如下：

（1）工況一：澆筑第一次混凝土

托架主要承受第一層混凝土自重、模板自重（側(cè)模和底模）、支架自重（翼板支架）及施工荷載。內(nèi)底模托架承受箱梁箱室底板及下方主墩頂節(jié)混凝土荷載。

（2）工況二：澆筑第二次混凝土

因托架受力后彈性變形未恢復(fù)，托架與第一層已澆筑梁體共同承受第二層混凝土自重、模板自重（側(cè)模和頂、底模）、支架自重（翼板支架和內(nèi)箱支架）及施工荷載。

已成型的第一層混凝土結(jié)構(gòu)在0#塊腹板第二層混凝土澆筑施工中參與受力程度系數(shù)按最小值0.6取值，即托架最大承受第二層混凝土澆筑施工荷載的40%，而翼板混凝土荷載完全由翼板模板承受。因此計算加載時，箱梁頂?shù)装寮案拱搴奢d取第一層澆筑時100%載荷+第二層澆筑40%載荷，計算結(jié)果偏安全。

荷載組合為：1.0第一層梁體自重+1.2第二層梁體40%自重+1.2模板自重+1.2支架自重+1.4施工荷載。

4.2 有限元計算結(jié)果

對托架結(jié)構(gòu)整體進行有限元計算分析[2]（見圖4）。

工況二為最不利荷載工況。在工況二（托架承受0#塊第一層混凝土重量和第二層40%混凝土重量）荷載下，各構(gòu)件受力情況計算結(jié)果匯總?cè)绫?所示。

根據(jù)表2計算結(jié)果，0#塊托架的強度、剛度以及穩(wěn)定性均滿足要求。

5 預(yù)應(yīng)力牛腿托架施工

5.1 牛腿安裝

牛腿桁架下弦桿伸進墩身混凝土預(yù)留孔內(nèi)，底部接觸良好無縫隙;牛腿上部通過墩頂預(yù)埋鋼筋掛保險繩防掉落。牛腿固定好后，在預(yù)留的拉桿孔穿設(shè)強度為PSB785級的JZ-32精軋螺紋鋼筋拉桿并進行臨時鎖定。橫橋向布置的牛腿通過精軋螺紋鋼筋在兩側(cè)對拉進行錨固，順橋向布置的牛腿則通過精扎螺紋鋼錨固在墩身內(nèi)隔板上。張拉完成后，預(yù)留孔兩側(cè)空隙采用鋼板進行填塞，以保證下支點無橫向移動。如圖5所示。

5.2 牛腿預(yù)應(yīng)力張拉

牛腿安裝鎖定后，依次進行精軋螺紋鋼的預(yù)應(yīng)力張拉。根據(jù)受力計算得出的各點拉力進行張拉錨固，如表3所示。

牛腿全部錨固完成后，吊裝橫聯(lián)。橫聯(lián)設(shè)置在斜腹桿面。橫聯(lián)與牛腿采用螺栓連接，防止牛腿左右擺動，以增強牛腿托架整體穩(wěn)定性。

5.3 托架縱橫梁及模板安裝

托架縱橫梁采用貝雷梁，在牛腿安裝完成后，即可進行貝雷梁縱橫梁的安裝。安裝前，需注意在牛腿上設(shè)置卸落。縱橫梁事前預(yù)拼成組，進行吊裝。完成縱橫梁安裝后，進行模板安裝。

6 結(jié)語

本文以培森柳江特大橋為工程依托，針對寬幅箱梁0#塊施工進行托架方案設(shè)計。本文提出的一種0#塊施工用預(yù)應(yīng)力牛腿托架及施工方法，經(jīng)工程實踐證明，該預(yù)應(yīng)力牛腿托架能有效保證寬幅箱梁0#塊的施工和質(zhì)量安全。預(yù)應(yīng)力牛腿托架結(jié)構(gòu)安全可靠，且主要存在以下優(yōu)點：

（1）牛腿桁架及橫梁在工廠內(nèi)加工制作，質(zhì)量可靠。現(xiàn)場安裝采用精軋螺紋鋼錨固，無須進行焊接作業(yè)，可有效降低安全風(fēng)險。

（2）較常規(guī)0#塊托架采用承臺預(yù)埋精軋螺紋鋼并利用鋼絞線張拉方式預(yù)壓或采用高空堆載預(yù)壓方式，結(jié)合托架受力計算，本文采用地面牛腿預(yù)壓方式，有效避免了常規(guī)預(yù)壓方式中張拉過程繁瑣、材料浪費大、高空吊裝安全風(fēng)險高、工期長等問題。

（3）整個牛腿托架結(jié)構(gòu)為裝配式結(jié)構(gòu)，安裝速度快，可節(jié)約大量托架安裝時間。在工后，完全可以進行回收周轉(zhuǎn)，無材料浪費，符合綠色發(fā)展理念。

實踐表明，該預(yù)應(yīng)力牛腿托架結(jié)構(gòu)對寬幅箱梁0#塊的施工提供了諸多有利條件，具備安全、經(jīng)濟、環(huán)保、高效的優(yōu)點，可為類似工程項目提供參考。

參考文獻：

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[2]匡志強.連續(xù)剛構(gòu)高墩長懸臂0#塊托架設(shè)計與施工分析[J].西部交通科技，2021（7）：101-103.