馬銀川

貴州路橋集團有限公司 貴州 貴陽 550018

1 引言

連續(xù)剛構(gòu)橋0#段施工環(huán)節(jié)很重要，采用合理的托架設(shè)計方案是保障0#段施工安全與質(zhì)量的關(guān)鍵。本文以摩洛特大橋及徐家壩子大橋連續(xù)剛構(gòu)橋為例，對該工程0#段施工托架設(shè)計驗算及安裝提出了兩套安全可靠、施工便捷的施工方法，能有效保證工程施工安全和質(zhì)量。

2 工程概況

本合同段為宜賓至六盤水高速公路赫章至六盤水段土建工程施工第T2合同段，位于赫章縣，設(shè)計速度80km/h，路基寬24.5米。

摩洛特大橋（主跨76.8m+140m+76.8m）為預(yù)應(yīng)力箱形梁連續(xù)剛構(gòu)橋；主橋為單箱單室截面，頂板寬12.25m，底板寬6.5m，翼緣懸臂長2.875m，頂面設(shè)單向2%橫坡；主墩設(shè)計為9.0m×2.5m的雙肢薄壁墩，最大墩高120m；主梁0#段總長12m，梁高8.5m，兩端各懸挑1m。

徐家壩子大橋（主跨66.8m+120m+66.8m）為預(yù)應(yīng)力箱形梁連續(xù)剛構(gòu)橋；主橋為單箱單室截面，頂板寬12.25m，底板寬6.5m，翼緣懸臂長2.875m，頂面設(shè)單向2%橫坡；主墩設(shè)計為6.5m×2.0m的雙肢薄壁墩，最大墩高110m；主梁0#段總長13m，梁高7m，兩端各懸挑2.5m。

3 方案選擇

摩洛特大橋主梁0#段混凝土410.3m3，重1067t，采用梁式托架澆筑；徐家壩子大橋主梁0#段混凝土338.1m3，重879t，采用牛腿托架澆筑；均采取兩次澆筑工藝，托架荷載設(shè)計按0#段一次澆筑完成，進行加載驗算，驗算結(jié)果偏安全。建好的模型如下圖所示。

圖1 牛腿托架模型

圖2 梁式托架模型

在施工過程中根據(jù)0#段的結(jié)構(gòu)形式和所分布的荷載，創(chuàng)新性的選擇兩種裝配式托架施工工藝施工主梁0#段，將托架在集中加工場或加工廠加工成便于運輸?shù)某善窐?gòu)件，再運至現(xiàn)場利用塔吊、手拉葫蘆等起重機具進行裝配，該類型托架安裝、拆卸簡單，同類橋型均可周轉(zhuǎn)使用。

(1) 牛腿托架由橫梁、斜撐、鋼板小牛腿及JL32拉桿組成，一榀牛腿成品長度為380cm，高度為266cm，重約740kg，運輸及安裝都極為方便[1]。

(2) 梁式托架由3根I56a型鋼、聯(lián)結(jié)板、加勁板組焊而成，一榀縱梁成品長度為1450cm，高度為60cm，重約6555kg，運輸及安裝都較為簡單。

4 Midas Civil有限元軟件分析

4.1 驗算分析說明

按鋼材強度設(shè)計值進行驗算，根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范》（JTG D64-2015）查表3.2.1得標準如下：

Q235鋼：[fd]=190MPa，[fvd]=110MPa。

連接：各桿件采用梁單元，桿件之間的連接采取彈性連接，支點采用一般支承。

荷載：混凝土容重取26KN/m3，施工荷載取2.5KN/m2，振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載取2KN/m2，模板荷載按2.4KN/m2計算，托架結(jié)構(gòu)自重由軟件自動計算，各桿件所承受的荷載均采用梁單元荷載疊加方式進行模擬[2]。

計算荷載工況：0#段混凝土分兩次澆筑，摩洛特大橋主梁0#段第1次澆筑至離底板4.25m高處，第2次澆筑剩余部分，徐家壩子大橋主梁0#段第1次澆筑至離底板3.0m高處，第2次澆筑剩余部分；模型驗算時按0#段一次澆筑完成工況施加荷載，計算結(jié)果顯示偏安全[3]。

計算荷載＝1.2×恒荷載+1.4×活荷載。根據(jù)實際施工荷載模擬工況進行驗算，托架在第一次澆筑和第二次澆筑混凝土?xí)r，托架的強度、剛度、整體穩(wěn)定性均滿足要求。

4.2 驗算結(jié)果

4.2.1 托架驗算結(jié)果

1) 強度驗算

表1 強度驗算結(jié)果表

2) 剛度驗算

表2 剛度驗算結(jié)果表

4.2.2 穩(wěn)定性驗算

使用Midas Civil有限元軟件按規(guī)范進行荷載組合后，再進行穩(wěn)定性驗算，牛腿托架屈曲模態(tài)特征值為4.7，梁式托架屈曲模態(tài)特征值為4.5，均滿足要求，施工時不會發(fā)生失穩(wěn)，滿足穩(wěn)定性的要求[4]。

4.2.3 鋼板小牛腿受力驗算

牛腿由兩塊30mm厚的Q235鋼板組。

截面特性：

A=b×h=0.03×0.355=0.01065m2；

W=bh2/6=0.03×0.3552/6=6.30125×10-4m3；

I=bh3/12=0.03×0.3553/12=1.1185×10-4m4。

4.2.4 強度驗算

受力來自橫向工字鋼傳遞的豎向力：

豎向力由邁達斯驗算得，P0=213.2KN，且作用在單塊鋼板上的作用力為P=P0/4=53.3KN，l=0.43cm。

M=53.3×l=53.3×0.43=22.92kN·m（公式見《路橋施工計算手冊》P745頁）；

σ=M/W=22.92×106/6.30125×105=36.37MPa≤[fd]=190MPa，強度滿足要求！

τ=3Q/2A=1.5×53.3×103/（0.01065×106）=7.51MPa≤[fvd]=110MPa，強度滿足要求！

4.2.5 砂桶受力驗算

本文砂桶受力驗算以受力最不利的砂桶進行驗算，主要以安裝梁式支架所需的砂桶進行。

砂筒頂心直徑d0為630mm，砂筒直徑為d1為670mm，放砂孔直徑d2為25mm，頂心放入砂筒深度h0為100mm，降落高度H取為150mm，筒壁厚度為20mm，對砂筒內(nèi)干砂進行預(yù)壓，砂容許應(yīng)力取為30MPa，對砂筒進行驗算如下：

砂承受壓應(yīng)力：

σ砂=F/（π×d02/4）=4F/（π×d02）=4×809.4/（3.14×0.652）=2.44MPa，滿足要求；

筒壁應(yīng)力：

σ筒壁=[(F/（π×d02/4）×Hd1]/[(H+h0-d2)×δ]=[2.44×0.15×0.67]/[(0.15+0.1-0.025)×0.02]=57.03MPa，滿足要求。

5 裝配式托架施工

5.1 安裝工藝流程

(1) 牛腿托架安裝順序為：預(yù)埋件安裝→裝配式牛腿安裝→分配梁安裝→鋪設(shè)底?！屑茴A(yù)壓。

(2) 梁式托架安裝順序為：墩側(cè)預(yù)留工作平臺→放置砂桶→裝配式縱梁安裝→分配梁安裝→鋪設(shè)底?！屑茴A(yù)壓。

5.2 預(yù)埋件安裝

(1) 牛腿托架施工預(yù)埋：在澆筑墩身封頂段時，預(yù)埋牛腿預(yù)埋件，預(yù)埋件包括鋼盒及JL32拉桿孔。鋼盒采用3mm鋼板組焊而成，鋼盒下口按10cm×10cm間距安裝Φ12鋼筋網(wǎng)加強。

(2) 梁式托架施工預(yù)埋：墩側(cè)預(yù)留工作平臺上砂桶放置下方按10cm×10cm間距安裝Φ12鋼筋網(wǎng)加強。

5.3 裝配式托架平面布置

(1) 牛腿托架平面布置

主梁0#段翼緣寬2875mm，長13000mm，沿雙肢薄壁墩兩側(cè)順橋向分別布置2榀裝配式牛腿，間距5000mm；托架上布設(shè)7根I40a工字鋼，間距450mm作為縱橋向分配梁，分配梁采用∟75×7mm角鋼聯(lián)結(jié)成整體[5]。

主梁0#段懸臂端外伸部分長2500mm，寬6500mm，沿雙肢薄壁墩外側(cè)橫橋向布置4榀裝配式牛腿，間距均為1800mm，牛腿上布置7根I40a工字鋼，間距450mm作為橫向分配梁，分配梁采用∟75×7mm角鋼聯(lián)結(jié)成整體，其上再根據(jù)0#段懸臂端外伸結(jié)構(gòu)按100mm～200mm間距布置調(diào)坡桁架，調(diào)坡桁架下部采用∟75×7mm角鋼與分配梁聯(lián)結(jié)成整體，最后鋪設(shè)底模板。

主梁0#段中跨橫橋向雙肢各內(nèi)側(cè)面按照間距1800mm分別布置4榀裝配式牛腿，牛腿上放置砂桶，在砂桶上各放置3根組焊的I25a工字鋼，在I25a工字鋼上放置22根I32a工字鋼，間距300mm，并鋪設(shè)方，其次鋪設(shè)竹膠板作為底模板。

雙肢薄壁墩前肢與后肢側(cè)面上，各對稱牛腿托架上弦桿之間及鋼板小牛腿之間均需穿JL32精軋螺紋鋼形成對拉，每根精軋螺紋鋼預(yù)張拉力20t。

(2) 梁式托架平面布置

主梁0#段翼緣寬2875mm，長12000mm，在空心薄壁墩前肢、后肢兩側(cè)預(yù)留施工平臺1250mm，沿順橋向墩側(cè)平臺分別放置2個砂桶，同時在每側(cè)4個砂桶上安裝1榀裝配式縱梁，該縱梁主要為支承整體混凝土重量及其它臨時結(jié)構(gòu)。

在安裝好的縱梁橫向布設(shè)17根I45am工字鋼間距450mm作為橫橋向分配梁，邊跨各3根，中跨11根，分配梁采用∟75×7mm角鋼聯(lián)結(jié)成整體，然后鋪方木及竹膠板作為底模。

雙肢薄壁墩前肢與后肢4個側(cè)面分配梁上各搭接縱向8根I40a工字鋼，間距800mm拓寬作為翼緣板施工平臺，采用∟75×7mm角鋼聯(lián)結(jié)成整體，保證各結(jié)構(gòu)緊密連接。

5.4 裝配式托架安裝

(1) 牛腿托架安裝

施工人員站在墩頂預(yù)埋件兩側(cè)搭設(shè)的工作平臺上，在塔吊、手拉葫蘆配合下，將小鋼牛腿裝入預(yù)埋鋼盒就位后，安裝JL32螺帽并用加力扳手預(yù)緊錨固；將對稱的裝配式牛腿上弦桿插入預(yù)埋鋼盒，上端采用JL32拉桿插入上弦桿條形孔內(nèi)，調(diào)整就位，再安裝JL32螺帽并用張拉設(shè)備預(yù)緊錨固，再安裝分配梁形成整體。

(2) 梁式托架安裝

施工人員站在墩頂預(yù)留平臺兩側(cè)搭設(shè)的工作平臺上，在塔吊、手拉葫蘆配合下，將砂桶安裝就位，同時吊裝縱梁安裝在砂桶上，再吊裝部分分配梁與縱梁聯(lián)結(jié)成整體，確保穩(wěn)定性。

5.5 裝配式托架安裝

利用塔吊將分配梁逐一安裝到位，安裝時通過支墊薄鋼板將分配梁頂部調(diào)整到同一水平面上，使托架受力均勻以確保安全，分配梁全部安裝到位后進行整體聯(lián)結(jié)。

6 托架預(yù)壓

采用堆載預(yù)壓，預(yù)壓荷載根據(jù)0#段托架計算反力等效荷載進行模擬；在計算結(jié)果分析中，采用1.2倍荷載系數(shù)進行分析；荷載預(yù)壓試驗采用分三級的方式進行加載；卸載過程同樣分三級進行，當(dāng)卸載至每一級荷載時，即120%、100%、50%、0荷載時，均觀測一次，觀測記錄好數(shù)據(jù)后，開始繼續(xù)卸載，直至完成卸載[6]。

7 討論

在高速公路橋梁工程0#段施工過程中，很可能因工期緊導(dǎo)致?lián)尮て谑┕ぃ欢つ康膿屵M度會埋下一系列的質(zhì)量、安全事故隱患；本文所述的0#段托架裝配式技術(shù)研究，可以很好的解決類似問題，該裝配式方案可早于主體工程實施，一方面，既利于技術(shù)人員管理，也提升了技術(shù)人員專業(yè)素養(yǎng)，另一方面，專業(yè)廠家加工構(gòu)件也避免了傳統(tǒng)工藝大量高空焊接作業(yè)風(fēng)險，且安裝簡便，具有良好的效益，可為類似工程提供參考借鑒，值得推廣應(yīng)用。

8 結(jié)束語

經(jīng)過本文施工計算分析，可得出牛腿托架和梁式支架在連續(xù)剛構(gòu)橋主梁0#段裝配式安裝施工過程中具有較強的可操作性；實際施工中將托架加工成便于運輸?shù)难b配式構(gòu)件，既減少了安裝時間，又大大縮短了施工工期，且拆除簡單，安全性好，可周轉(zhuǎn)使用，利用率高，有利于規(guī)避傳統(tǒng)高空焊接質(zhì)量問題，對類似工程有很大的借鑒價值，值得在更多橋梁建設(shè)項目中推廣，也能在提升本行業(yè)橋梁建設(shè)綜合水平中貢獻一分力量。