李運啟

(中鐵四局集團南京分公司，江蘇 南京 210000)

0 引 言

1 工程概況

某鐵路特大橋施工區(qū)間線路總長7.5 km，管段內(nèi)設計懸臂澆筑連續(xù)梁5處10聯(lián)，最大跨徑組合(60+100+60)m。根據(jù)施工特點，跨237省道(40+56+40)m連續(xù)梁選用托架法施工，其中0#塊梁長8 m，1#塊長3 m，寬12.2 m，中支點處高5.3 m。橋梁下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁群樁基礎，矩形承臺，墩身為圓端形變截面實體形式，最高橋墩19.5 m，平均墩高14.5 m。

2 方案比選

根據(jù)施工環(huán)境和連續(xù)梁0#塊工程特點，對使用落地式支架、焊接式牛腿托架和銷接式牛腿托架三種施工方案從安全性、可行性、材料用量等方面進行比選，詳見表1。

表1 一個0#塊支架方案比選表

3 托架設計

3.1 設計理念

(1)安全可靠：合理選材，兼顧通用性，牛腿托架要有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。必須焊接的節(jié)點原則上在場內(nèi)施作，減少外部環(huán)境因素對焊接質(zhì)量的影響，縮短高處作業(yè)施工時間，減少施工安全質(zhì)量隱患。

(2)裝拆便捷：涉水、高墩施工條件差，托架各桿件連接采取銷接代替焊接，降低施工難度，提高工效。

(3)節(jié)約成本：落地式支架法，材料用量大；在墩頂焊接牛腿托架，費工耗時。優(yōu)化托架節(jié)點連接方式，減少裝拆等損耗。

3.2 桿件設計

銷接式牛腿托架主要由上(下)支座、槽鋼縱梁、鋼管斜撐、精軋螺紋鋼及施工安全通道等組成。托架的主橫梁為雙拼工字鋼，縱向分配量采用工字鋼，梁段底板的高差通過鋼桁架調(diào)整，如圖1所示。支架卸落使用砂箱。

圖1 托架側(cè)面圖

原材進場經(jīng)檢測合格后方可使用，托架各桿件按照設計尺寸在工廠內(nèi)集中加工，分類存放，制作完成后對其焊接質(zhì)量等進行檢測，整體試拼驗收后運輸至現(xiàn)場安裝。

3.2.1 主要材料

在延續(xù)舊建筑風格時，需要確保建筑設施的使用功能不會受到影響，保障建筑設施自身的防水及防潮等性能。在設計中，使用各種新材料、新技術(shù)保證建筑功能的實現(xiàn)。滿足功能的前提下兼具經(jīng)濟、美觀。

主要材料參數(shù)見表2。

表2 主要材料參數(shù)表

3.2.2 受力分析

在橋墩橫向大小里程兩側(cè)各設置3片托架，其間距為2.3 m，由于混凝土澆筑時腹板位置的架體處于最不利狀態(tài)，對此工況采用有限元軟件MIDAS Civil建立空間模型，如圖2所示，進行仿真計算。

圖2 托架建模圖

(1)強度計算：經(jīng)計算，最大組合應力σmax=177.2 MPa≤[σ]=215MPa，滿足要求，如圖3所示；最大剪應力σmax=30.7 MPa≤[σ]=125 MPa，如圖4所示。最大組合應力和最大剪應力均滿足要求。

圖3 組合應力圖

圖4 剪應力圖

(2)剛度計算：經(jīng)計算，最大位移λmax=21.9 mm≤L/400=35 mm，如圖5所示，滿足要求。

圖5 整體變形圖

(3)銷軸計算：經(jīng)計算，斜撐最大軸力Fmax1=487 745 N，槽鋼縱梁最大軸力Fmax2=335 245 N。銷軸主要傳遞牛腿斜撐及槽鋼縱梁軸力，Φ89 mm，面積A=6 221 mm2，慣性矩I=3.08×106mm4，截面抗彎模量W=69.21×103mm3，滿足要求。

4 關(guān)鍵施工工藝

4.1 托架鋼板預埋

墩身施工時預埋牛腿托架的連接鋼板和精軋螺紋鋼張拉套管，在預埋鋼板的內(nèi)側(cè)面焊接U形錨固鋼筋，以增強預埋鋼板與墩身的連接。預埋套管表面不得有孔洞、開裂等破損，以免造成墩身混凝土澆筑時水泥漿堵塞套管，影響托架安裝。為確保預埋件的定位精度，使用有足夠強度的支撐材料進行加固，作為勁性骨架，并在混凝土澆筑前再次復核預埋件的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，同時在混凝土澆筑過程中防止碰撞、擾動預埋件。托架拆除后，對墩身預埋及預留的槽口進行除銹并封錨處理。

4.2 臨時支墩設置

為平衡施工中產(chǎn)生的不平衡力矩，在墩頂支座的兩側(cè)設置鋼筋混凝土臨時支墩，其內(nèi)設置鋼筋或精軋螺紋鋼筋將墩梁互錨，以保證“T”構(gòu)的施工安全。待成橋后按照工序要求，利用繩鋸等其他機具對臨時支墩進行切割破除，并及時對臨時支墩切除后外露的錨固鋼筋進行防腐處理。

4.3 支座安裝

橋梁支座是連接上、下部結(jié)構(gòu)的重要部件，安裝前認真復核不同類型支座的具體位置。由于梁體混凝土收縮徐變、體系溫差及合龍溫度等均會引起活動支座的位移，為滿足連續(xù)梁運營期的位移變化需求，要充分考慮不同工況下的各種因素，計算活動支座的預偏量，待支座安裝時進行預偏量設置。

4.4 托架裝拆

連續(xù)梁0#塊牛腿托架安裝利用墩身施工的支架作為工作平臺，以機械吊裝為主，人工輔助，如圖6所示。托架拼裝先將雙拼槽鋼縱梁及鋼管斜撐在陸地上預拼裝；先沿墩身縱向預埋的張拉套管穿入精軋螺紋鋼，然后安裝錨固上(下)支座；隨后起吊安裝預拼裝的雙槽鋼縱梁及鋼管斜撐，分別依次穿入銷軸進行連接；最后安裝鋼管斜撐間的剪刀撐。托架使用時加強對各桿件的防護和檢驗。

圖6 托架安裝圖

牛腿托架拆除順序按照“后裝的先拆，先裝的后拆”的原則進行，嚴禁高空拋下，隨意燒傷、切割，加強對精軋螺紋鋼的保護，以免造成受損后產(chǎn)生安全隱患。對拆除后的各桿件堆碼存放下墊上蓋。

4.5 模板裝拆

底模及外模采用定型鋼模，拉桿為精軋螺紋鋼；內(nèi)模采用竹膠板拼裝組合，鋼管架支撐。模板安裝以機械吊裝為主，人工輔助，待施加預應力后依次拆除底模。

4.6 堆載預壓

托架拼裝完成后投入使用前，要對其安裝質(zhì)量等進行全面檢查，待驗收合格后，進行靜載試驗，確保托架的整體強度、剛度及穩(wěn)定性滿足安全和技術(shù)要求。觀測點根據(jù)要求布設，縱向在梁段的兩端和跨中等部位設置觀測斷面，每個斷面在腹板、空腔和翼緣板下分別設置觀測點。

預壓材料利用混凝土預制塊，計量準確，受外界環(huán)境影響小。加載順序從跨中向兩邊對稱進行，嚴禁集中加載、偏載和超載。先加載腹板，后加載空箱。預壓分四級進行，按照梁重的1.1倍分級，每級加載結(jié)束沉降穩(wěn)定后方繼續(xù)加載。全部加載完畢，變形值符合要求后，結(jié)束預壓，分級卸載。

4.7 鋼筋綁扎

橫隔墻位置的鋼筋及預應力管道密集，按先后順序?qū)⒘后w鋼筋與橫隔墻鋼筋綁扎交錯進行。當普通鋼筋與預應力鋼筋有沖突時，遵循“普通鋼筋中的次要受力筋讓主要受力筋，普通鋼筋讓預應力鋼筋”的原則，同時做好掛籃安裝的錨固件預留和預埋。

4.8 混凝土澆筑

澆筑前認真檢查支架的連接情況，復核標高、預埋件位置。橫隔墻處鋼筋及預應力管道密集，混凝土振搗難度大，支座位置易產(chǎn)生空鼓等質(zhì)量病害，因此應嚴格控制混凝土的性能指標，按照技術(shù)要求組織施工，并始終將“T”構(gòu)的不平衡重控制在允許范圍內(nèi)。

4.9 張拉與壓漿

預應力筋張拉前進行孔道摩阻相關(guān)試驗，推算出合理的應力損失值，以確定張拉時的實際應力控制值。豎向及橫向預應力筋張拉時在每一梁段尾端各預留一束暫不張拉，留待與下一梁段同時張拉，依次循環(huán)?？椎缐簼{一般在24 h內(nèi)完成，特殊情況下不超過48 h。

5 結(jié)束語

銷接式牛腿托架由廠內(nèi)集中加工，焊接作業(yè)條件好，現(xiàn)場銷接拼裝，質(zhì)量有保障；托架整體強度、剛度和穩(wěn)定性滿足高墩大跨度連續(xù)梁0#塊使用的安全與技術(shù)要求，適用性強；托架各主要桿件的節(jié)點部位使用銷接式連接，實現(xiàn)托架現(xiàn)場拼裝作業(yè)零焊接，不但大幅降低周轉(zhuǎn)使用的破損率，而且銷接裝拆便捷，有效提高了工效；托架安裝在墩頂部分，節(jié)約了材料成本，經(jīng)濟上合理；托架在設計時兼顧通用性，能多次重復利用，可見銷接式牛腿托架具有安全、適用、經(jīng)濟等優(yōu)點。此次施工所用的技術(shù)對于類似工程具有參考、借鑒價值。