李育林 李志剛

摘要：文章以賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）三分部主線紅水河特大橋0#塊施工為工程背景，介紹了一種采用千斤頂進(jìn)行反拉加載的裝配式牛腿托架預(yù)壓技術(shù)的設(shè)計(jì)方案與施工工藝。

關(guān)鍵詞：0#塊施工;托架預(yù)壓;連續(xù)剛構(gòu)橋

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：U443.16-A-39-134-3

0 引言

連續(xù)剛構(gòu)橋一般是采用掛籃進(jìn)行懸臂對(duì)稱施工，0#塊作為掛籃施工的起始?jí)K段，具有截面尺寸大、混凝土澆筑量大等特點(diǎn)，因此0#塊的施工至關(guān)重要。當(dāng)橋梁上跨峽谷、河流、既有線路或橋墩墩身過(guò)高時(shí)，采用落地支架法進(jìn)行0#塊施工的方法已經(jīng)不再適用。本文介紹了一種采用裝配式牛腿托架及千斤頂反拉預(yù)壓托架進(jìn)行0#塊施工的技術(shù)，施工時(shí)可以不受橋墩處地形條件的影響，為0#塊的施工提供便利。

1 工程概況

賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）三分部新建主線K404+403紅水河特大橋主橋?yàn)槿珙A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋跨徑布置為（100+185+100） m，主橋主梁采用單箱單室變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。主墩采用雙肢實(shí)體墩，順橋向雙肢中心間距11.3 m，單肢墩頂順橋向?qū)?.7 m，橫橋向?qū)?.05 m，墩身高度為29.079 m，均位于紅水河中。如圖1所示。

墩頂0#塊尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為（16×14.55 ×13） m，底板寬8.05 m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)度為1.5 m。0#塊澆筑混凝土共計(jì)949.2 m3，重2 467.9 t。如圖2所示。

2 裝配式牛腿托架設(shè)計(jì)

2.1 托架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

牛腿托架系統(tǒng)由裝配式托架、卸荷塊、縱橫向分配梁、側(cè)模桁架、托架加勁平聯(lián)等構(gòu)件組成。其構(gòu)造如圖3、圖4所示。

整個(gè)托架系統(tǒng)的受力路徑為：鋼模板→I25工字鋼縱向分配梁→I45a工字鋼大橫梁→卸荷塊→牛腿托架。

順橋向在橋墩兩個(gè)雙肢實(shí)體墩上安裝四榀裝配式牛腿托架，牛腿托架采用單肢I(xiàn)45b工字鋼在地面按設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行加工，利用塔吊進(jìn)行吊裝安裝。為便于安裝，雙肢實(shí)體墩之間的牛腿斷開(kāi)60 cm，待牛腿安裝完成后再進(jìn)行焊接連成整體。

縱橫向分配梁及卸荷塊按照設(shè)計(jì)的尺寸及間距安裝在牛腿托架上。為了保證結(jié)構(gòu)的整體剛度，縱向分配梁與橫向分配梁之間及橫向分配梁與托架之間采用焊接進(jìn)行連接[1]。

2.2 托架系統(tǒng)驗(yàn)算

整個(gè)0#塊牛腿托架系統(tǒng)采用Midas Civil結(jié)構(gòu)仿真分析軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性受力分析，荷載值及荷載工況按相關(guān)規(guī)范及設(shè)計(jì)進(jìn)行選取，邊界條件按施工實(shí)際情況進(jìn)行添加。如圖5所示。

經(jīng)計(jì)算，整個(gè)托架系統(tǒng)的最大組合應(yīng)力為175.4 MPa，小于Q235鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值205 MPa;剪應(yīng)力為94.8 MPa，小于Q235鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值120 MPa;最大變形為4.17 mm，小于撓度允許值L/400=10 mm;在風(fēng)荷載作用下托架整體失穩(wěn)時(shí)臨界荷載系數(shù)為7.29，偏于安全，結(jié)構(gòu)不會(huì)失穩(wěn)。

3 裝配式牛腿托架施工

3.1 整體施工流程

墩身施工時(shí)預(yù)埋各種預(yù)埋件→托架構(gòu)件加工→托架拼裝搭設(shè)→托架預(yù)壓→調(diào)整底模標(biāo)高→分配梁及桁架安裝。

3.2 預(yù)埋各種預(yù)埋件

托架下支點(diǎn)伸進(jìn)主墩墩身混凝土的部分設(shè)計(jì)深度為50 cm，施工時(shí)采用1 cm厚的鋼板加工成內(nèi)徑尺寸為長(zhǎng)49 cm、寬19 cm、高50 cm的鐵盒。鐵盒一端敞口，每邊比設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸大2 cm，待墩柱施工到相應(yīng)標(biāo)高時(shí)將鐵盒進(jìn)行預(yù)埋。托架預(yù)埋件須用測(cè)量?jī)x器跟蹤測(cè)量，為保證托架頂面為同一水平面，預(yù)埋位置誤差控制在1 cm以內(nèi)。預(yù)埋位置處墩身混凝土往下（5+7.5+7.5） cm布設(shè)3層螺紋鋼鋼筋網(wǎng)，對(duì)預(yù)埋位置下的混凝土進(jìn)行局部加強(qiáng)，防止托架下支點(diǎn)承受荷載后導(dǎo)致混凝土崩裂。

托架豎桿處通過(guò)預(yù)埋50 mm鋼管，對(duì)穿32 mm精軋螺紋鋼，使托架豎桿與主墩墩身緊貼在一起。牛腿托架安裝后對(duì)精軋螺紋鋼進(jìn)行張拉施加預(yù)應(yīng)力，防止托架受力后變形過(guò)大背離主墩墩身，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

3.3 托架構(gòu)件加工

托架構(gòu)件采用在地面的工廠內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一加工。加工前各構(gòu)件按照設(shè)計(jì)的尺寸進(jìn)行1∶1的放樣下料，構(gòu)件焊接時(shí)采用CO2氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，以保證托架結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量。

3.4 托架拼裝搭設(shè)

托架在地面加工完成后采用橋墩附近設(shè)置的塔吊進(jìn)行吊裝安裝，并及時(shí)上緊精軋螺紋鋼將主墩墩身兩側(cè)的兩片牛腿托架緊固，復(fù)核托架牛腿標(biāo)高及平面位置后，將墩柱間斷開(kāi)的牛腿進(jìn)行焊接連接，讓每榀牛腿連接成整體。托架安裝完成后及時(shí)安裝四榀牛腿間的平聯(lián)，增強(qiáng)牛腿托架間的剛度。

3.5 托架預(yù)壓

托架預(yù)壓采用千斤頂反拉的方式進(jìn)行加載荷載，預(yù)壓的總荷載值為1.15倍的墩頂梁段一期恒載重量[2]。

承臺(tái)施工時(shí)，提前在承臺(tái)相應(yīng)位置的混凝土內(nèi)埋設(shè)鋼絞線。鋼絞線埋入端采用錨墊板對(duì)鋼絞線進(jìn)行固定，以增強(qiáng)鋼絞線的錨固力;鋼絞線另一端伸出承臺(tái)外作為牛腿托架預(yù)壓時(shí)反拉的傳力結(jié)構(gòu)。

托架焊接成整體且托架豎桿處精軋螺紋鋼預(yù)應(yīng)力張拉完成后，在托架上方安裝雙拼I50a工鋼扁擔(dān)梁，在扁擔(dān)梁上面安放穿心式千斤頂（千斤頂使用前先標(biāo)定），將承臺(tái)預(yù)埋的鋼絞線進(jìn)行接長(zhǎng)，穿過(guò)雙拼I50a工鋼和穿心式千斤頂，并用工作錨具進(jìn)行錨固。鋼絞線接長(zhǎng)時(shí)要保證垂直度，避免預(yù)壓時(shí)扁擔(dān)梁偏心受力。預(yù)壓按照總荷載的25%、50%、75%、100%分4個(gè)階段進(jìn)行。預(yù)壓前計(jì)算好每個(gè)階段的千斤頂油表讀數(shù)，預(yù)壓時(shí)需讓千斤頂同步頂升，達(dá)到對(duì)托架結(jié)構(gòu)均布施加預(yù)壓荷載的目的。每一階段的預(yù)壓荷載達(dá)到設(shè)計(jì)值后，穩(wěn)壓5 min，測(cè)量托架的變形值，并觀察托架的受力情況，同時(shí)查看托架是否有變形過(guò)大、焊縫開(kāi)裂等情況，若有則需查明情況后再進(jìn)行預(yù)壓。千斤頂全部加載完成，托架變形滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，將千斤頂進(jìn)行卸載，計(jì)算托架結(jié)構(gòu)的彈性和非彈性變形，利用卸荷塊調(diào)節(jié)0#塊的底模標(biāo)高，開(kāi)始0#塊的下一道施工工序。

4 結(jié)語(yǔ)

紅水河特大橋主墩墩身高且位于河水中，利用裝配式牛腿托架和千斤頂反拉加載的托架預(yù)壓技術(shù)進(jìn)行0#塊的施工，整個(gè)施工過(guò)程操作簡(jiǎn)單，用時(shí)較短，裝配式牛腿托架結(jié)構(gòu)受力合理，托架預(yù)壓時(shí)人員可以在主墩墩柱上操作油泵和讀取標(biāo)高數(shù)據(jù)，施工安全有保障。該施工技術(shù)特別適用于上跨峽谷、河流，既有線路或橋墩墩身過(guò)高的橋梁0#塊的施工，對(duì)類似工程有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]汪小鵬.懸空托架在連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨現(xiàn)澆段施工中的應(yīng)用[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

[2]周彥文，汪泉慶，孫 鵬.大跨徑連續(xù)梁0號(hào)塊托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及預(yù)壓施工[J].世界橋梁，2019（3）：32-37.

收稿日期：2021-03-18

作者簡(jiǎn)介：

李育林（1986—），高級(jí)工程師，主要從事路橋施工技術(shù)研究工作。