梁海東

（中鐵十八局集團(tuán)有限公司第二工程有限公司 河北唐山 064000）

一、工程概況

某鐵路跨高速三跨懸臂澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼構(gòu)橋，橋全長(zhǎng)為243.7m，計(jì)算跨度為（65+112+65）m。梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。邊墩為95、98 號(hào)墩，采用圓端形空心墩，95 號(hào)墩墩高50.5m，98號(hào)墩墩高54.5m。主墩為96、97 號(hào)鋼臂墩，采用矩形空心墩，外包圓弧端，墩頂縱、橫向?qū)挾确謩e采用7.6m、7.4m，墩頂縱、橫向壁厚分別采用1.0m、1.1m。96 號(hào)墩墩高42.5m，97 號(hào)墩墩高48.0m，96、97 號(hào)墩縱向采用直坡，橫向外坡采用25:1，內(nèi)坡采用50:1。跨某高速公路連續(xù)鋼構(gòu)橋主墩96、97 號(hào)鋼臂墩由于墩高均在40m 以上，因此選擇托架作為施工的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)施工的托架設(shè)計(jì)如圖1 所示。

二、托架設(shè)計(jì)參數(shù)取值

托架的設(shè)計(jì)計(jì)算荷載分配采用區(qū)域劃分的形式，具體荷載的取值為：鋼筋混凝土容重q1：q1=26kN/m3；模板荷載q2：q2=10～20kN/m；混凝土振搗荷載q4：q4=2.5kN/m2；施工人員及機(jī)械荷載q3：q3=2kN/m2（施工中要嚴(yán)格控制其荷載）。

圖1 跨高速公路65+112+65m 鋼構(gòu)連續(xù)梁主墩0# 塊托架圖

全部支架所用型鋼及鋼板均采用Q235 鋼材，根據(jù)施工規(guī)范Q235 鋼材的容許正應(yīng)力和容許剪應(yīng)力取值為：[σ]=160Mpa，[τ]=80Mpa；E43#角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：[f]=160Mpa；φ32 精軋螺紋鋼強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:[σ]=400Mpa，[τ]=240Mpa；C40 混凝土：[σ]=10.8Mpa。

三、托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢算

跨高速公路65+112+65m 鋼構(gòu)連續(xù)梁0# 塊托架設(shè)計(jì)總體布置如圖2 所示。

圖2 主墩0#塊托架設(shè)計(jì)總體布置圖（mm）

（一）墩外縱梁

斷面翼緣板的最大分布荷載考慮混凝土自重、模板自重、施工人員及機(jī)械荷載、混凝土振搗荷載、工字鋼自重后合計(jì)為44kN/m，縱梁檢算時(shí)由2 根32a 工字鋼承擔(dān)，則每根I32a 承擔(dān)荷載計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3 所示，Midas 計(jì)算的支點(diǎn)反力、彎矩圖及剪力圖如圖4～6 所示。

圖3 外縱梁受力計(jì)算簡(jiǎn)圖（mm）

圖4 外縱梁支點(diǎn)反力（kN）

圖5 外縱梁彎矩圖（kN·m）

圖6 外縱梁剪力圖(kN)

計(jì)算所得應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。

（二）墩外副托架

墩外側(cè)副托架桿件手里計(jì)算簡(jiǎn)圖以及計(jì)算結(jié)果如圖7～10 所示。

圖7 副托架受力計(jì)算簡(jiǎn)圖（mm）

圖8 支點(diǎn)反力圖（kN）

圖9 副托架彎矩圖（kN·m）

圖10 副托架剪力圖（kN）

由上述計(jì)算可知，位于墩順橋向中間位置的副托架受力：

副托架采用雙32a 槽鋼組合截面則：

計(jì)算所得應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。

（三）主托架上橫梁

主托架上橫梁分為前橫梁和后橫梁兩部分，檢算過(guò)程相似，僅就后橫梁進(jìn)行介紹，計(jì)算簡(jiǎn)圖及分析結(jié)構(gòu)如圖11～13 所示。

圖11 后橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（mm）

圖12 后橫梁彎矩圖（kN·m）

圖13 后橫梁剪力圖（kN）

后橫梁采用雙40b 工字鋼組合截面，通過(guò)計(jì)算可知：

計(jì)算所得應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。

后橫梁最大位移v=20mm（位于懸臂位置），l=1650mm，撓跨比：為1/82.5，此處撓度較大，主要原因是懸臂長(zhǎng)度較大，因此再實(shí)際施工中，將外縱梁盡量靠近橋梁中心以減小懸臂長(zhǎng)度進(jìn)而減小撓度，同時(shí)為減小懸臂撓度，將前、后橫梁支點(diǎn)處l=1500mm范圍內(nèi)上下翼緣處各補(bǔ)焊一塊10mm 厚鋼板。

（四）主托架

1、主托架桿件檢算

主托架采用雙32a 槽鋼組合截面焊接而成，采用銷(xiāo)接形式，桿件與墩身通過(guò)上下支座連接，墩身兩側(cè)托架通過(guò)Φ32 精軋螺紋鋼對(duì)錨固定。主托架受力簡(jiǎn)圖及計(jì)算結(jié)果如圖14、15 所示。

圖14 主托架計(jì)算簡(jiǎn)圖（mm）

圖15 主托架軸力圖（kN）

托架桿件承受最大軸力為：N=384.9kN，

因斜撐桿件承受壓力，故對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性檢算。

2、主托架鉸支座檢算

圖16 主托架上鉸支座平面（mm）

上鉸支座由2 塊20mm 厚鋼板與座板焊接組成，焊縫采用角焊縫圍焊，焊縫高度hf=12mm，焊縫長(zhǎng)度lw=340mm。

通過(guò)計(jì)算可知，此處焊縫承受彎矩、剪力和軸力共同作用，

其中單塊鋼板受力為：

滿足設(shè)計(jì)要求。

（五）托架橫梁計(jì)算

托架前、后橫梁采用雙40b 工字鋼截面形式，后橫梁受力更不利，現(xiàn)對(duì)后橫梁進(jìn)行介紹，計(jì)算簡(jiǎn)圖及計(jì)算結(jié)果如圖，17～20 所示。

圖17 橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖（cm）

圖18 后橫梁彎矩圖（kN·m）

圖19 后橫梁剪力圖（kN）

圖20 后橫梁位移圖（m）

后橫梁采用雙40b 工字鋼組合截面，通過(guò)計(jì)算可知：

計(jì)算所得應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)要求。

后橫梁最大位移v=18mm，l=1650mm, 撓跨比：1/91，此處撓度較大，主要原因是懸臂長(zhǎng)度較大，因此在實(shí)際施工中，將外縱梁盡量靠近橋梁中心一側(cè)以減小懸臂長(zhǎng)度進(jìn)而減小撓度，同時(shí)為減小懸臂撓度，將前、后橫梁支點(diǎn)處=1500mm 范圍內(nèi)上下翼緣處各補(bǔ)焊一塊10mm 厚鋼板。

四、 托架的施工技術(shù)及預(yù)壓要點(diǎn)

托架施工主要包括96、97 號(hào)墩兩個(gè)A0 段的施工。現(xiàn)場(chǎng)托架一共制作兩套，先使用于96、97 號(hào)主墩A0 段，施工完畢后利用原材料可使用于邊墩A17 段。

主墩墩身混凝土澆筑至36、38.5m 高度時(shí)，分別預(yù)埋托架預(yù)埋件，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%后，安裝預(yù)埋件及縱橫向承重梁及分配梁（型鋼），型鋼之間焊接固定，滿鋪竹膠板，分配梁上搭設(shè)碗扣式腳手架。支架立桿對(duì)應(yīng)分配梁中心布置，間距0.6m一根；腹板處立桿間距0.3m，橫桿步距采用0.6m，支架高度1～1.3m，支架頂安裝頂托，順橋向鋪15×15cm 方木，間距同立桿間距，橫橋向鋪10×10cm 方木，凈距10cm，最后鋪設(shè)1.5cm 厚竹膠板做A0 塊底模。

托架搭設(shè)完成，經(jīng)驗(yàn)收合格后，鋪設(shè)底模，進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓采用鋼筋，預(yù)壓重量為墩頂外設(shè)計(jì)荷載（托架上梁段重量+模板重量+施工荷載之和）的1.2 倍且與梁重分布對(duì)應(yīng)。

預(yù)壓加載前，先在主托架上設(shè)置水平觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)和調(diào)整模板高程計(jì)算控制點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。所有觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置完成后對(duì)各點(diǎn)的高程進(jìn)行測(cè)量記錄。

加載時(shí)按照設(shè)計(jì)荷載的120%加載，滿載持荷時(shí)間不少于24h。加載用的鋼筋原材按照標(biāo)示重量使用，以估算每個(gè)鋼筋原材的平均重量。鋼筋原材采用塔吊吊至托架頂，由人工配合擺放。加載中由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)控制加載重量和加載位置，避免出現(xiàn)過(guò)大誤差而影響觀測(cè)結(jié)果。

預(yù)壓荷載加載完畢后，測(cè)量各觀測(cè)點(diǎn)高程。每?jī)尚r(shí)觀測(cè)一次，確定托架穩(wěn)定后方可卸除荷載。

托架變形穩(wěn)定后卸除荷載前測(cè)量各點(diǎn)高程。卸載過(guò)程的操作與加載過(guò)程相反，對(duì)稱進(jìn)行。荷載卸除完畢后，測(cè)量各點(diǎn)高程。卸載之后應(yīng)組織人員對(duì)托架進(jìn)行一次全面檢查，根據(jù)檢查記錄，及時(shí)調(diào)整接觸不良或變形的桿件。

測(cè)量采用精密水準(zhǔn)儀，測(cè)量人員用專用表格對(duì)每次測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記載，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行計(jì)算、分析、處理，得出系統(tǒng)變形值。通過(guò)預(yù)壓消除托架的塑性變形，彈性變形作預(yù)留處理。

五、結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述各桿件強(qiáng)度計(jì)算與變形的檢算表明，上述設(shè)計(jì)的現(xiàn)澆托架滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求。通過(guò)該鐵路跨高速公路65+112+65m 鋼構(gòu)連續(xù)梁主墩0# 塊的施工檢驗(yàn)，充分肯定了上述設(shè)計(jì)的可行性，以及施工預(yù)壓的正確性。該設(shè)計(jì)安全可靠，并可以利用A0號(hào)托架進(jìn)行邊跨現(xiàn)澆段的施工，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益?？蔀橥?lèi)橋梁托架施工做參考。

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