高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥0号块托架法施工.doc

高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥0号块托架法施工 李 纲1 汪磊2（1.中交第二公路工程局第六工程有限公司2.中交第二航务工程局第二工程有限公司）摘要：高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂浇筑法施工时，作为基准节段最先施工的0号块是关键技术，对后期线形控制影响极大。本文结合河北省邢汾高速贺坪峡大桥0号块托架施工实例，阐述了0号块托架法施工技术要点，主要包括托架结构选型以及设计思路，托架验算及托架拼装预压方法。最后提出了0号块立模标高的确定方法，该法在大跨高墩连续刚构桥梁施工中具有应用价值。关键词：高墩；大跨径；连续刚构；0号块；托架法 贺坪峡大桥是河北邢台至山西汾阳高速公路XFLJ-14设计施工总承包项目的一座跨越邢台大峡谷的大型桥梁。本桥为左右线分离式单箱单室变截面三向预应力连续刚构桥，主桥左线为80+150+80m，右线为80+140+75m，单线顶面宽度为14.13m；主墩均为双肢薄壁墩组成的柔性墩，左线薄壁墩横桥向7.0m，顺桥向2.0m，两肢间距7.0m；右线薄壁墩横桥向7.0m，顺桥向1.8m，两肢间距4.4m；邢台侧主墩高40，汾阳侧主墩高35m，左线0号块全长14m，高9.2m，腹板厚85CM；右线0号块全长13m，高8.5m，腹板厚85CM；见图1所示。0号块是主梁悬浇施工的起步节段，在其基础上组装挂篮，分节段对称施工主梁，哥节段主梁标高、轴线、施工预拱度、成桥线形的控制均以此为基准。由于主墩高40m，通过方案比选，采用在墩身上部设置托架，在托架上支模现浇的施工方法。 1 托架的构造和特点 1.1托架构造 托架由纵横向分配梁和三角托架组成。三角托架设在墩顶标高以下0.91.5米的薄壁墩上，在每肢的薄壁墩身外侧对称分布，每个T共计8个，全桥共计32个，见图2所示。左线悬臂端采用8片I40b工字钢制作的小三角桁架作为支撑梁，每端三角桁架上布置4根I40b工字钢作横向分配梁；右线悬臂段同样采用8片三角桁架，桁架上短纵梁采用 HN600型钢，斜撑采用双拼22槽钢，斜撑和横梁之间采用销接。左线肢间牛腿上布置两根双拼HN600型钢作承重中横梁，承重中横梁上，沿纵向布置13根HN600作为中纵梁，其中在腹板中纵梁用双拼HN600型钢，中纵梁上横向布置12根I40b工字钢作肢间横向分配梁，其中靠墩身内侧采用双拼I40b工字钢；右线肢间部分牛腿上部采用双拼I40b工字钢作为承重梁，承重梁上纵向采用14根I40b工字钢，其中腹板下部采用双拼工字钢，肢间横向分配梁同样采用I40b工字钢。 图1 左线0号块断面 图2 左线托架构造 图3 右线纵向托架构造1.2托架法施工的特点 特点是将0号块重量和其施工设施等重量通过墩身顶端的构造设施，传递到墩身，由墩身传递到基础。施工特点是在墩身施工中相应位置预埋30mm厚钢板作为托架牛腿，再与型钢连接成托架，在其上支模施工0号块，与传统的落地支架相比，节省了大量的施工用材。2 托架受力分析2.1 荷载 0号块混凝土分两次浇筑完成，左线第一次浇筑高度5.2m，右线第一次浇筑高度4.5m，第二次左、右线均浇筑4.0m，计算参数： 悬浇段箱梁砼施工考虑1.05的超载系数； 模板重量按：2.0kN/m2； 其他施工荷载取：2.5kN/m2； 倾倒混凝土及振捣混凝土：4.0kN/m2； 混凝土浇注时动力系数：1.2； 支架自重由Midas Civil程序自动计入； 设计风速：24m/s；支架只承受0号块段第一次混凝土浇筑时底板、侧板、型钢托架等重量，其横隔板重量由两片薄壁墩承担。荷载传递过程：0号块重量和其施工设施等荷载，通过底模传递到横向分配梁，由横向分配梁再传递到纵向分配梁，再由纵向分配梁传递到三角托架，由三角托架传递到墩身。2.2 立模支架的受力分析立模支架受力分析包括纵、横分配梁及三角托架的强度、刚度和稳定性。原托架方案经过优化计算后，取箱梁腹板荷载为计算控制荷载，箱梁腹板段扣件式钢管支架的间距为0.3m，将扣件式钢管支架的顶托作为12.6分配梁的支座，按均布荷载作用下的三跨连续梁来计算。 计算荷载：计算荷载示意图 左线托架加载图杆件杆件规格组合应力(Mpa)允许应力(Mpa)中横梁2HN600200148.6188.5中纵梁2HN600200162.8横向分配梁工40b、2工40b133.9端纵梁（分配梁）工20b51.8边纵梁工20b、2工20b182.6短横梁工20b56.8端纵梁（牛腿）HN600200135.3牛腿斜撑22b60.7通过计算托架各杆件应力表牛腿支点处最大支反力F=1686KN2.3 预埋牛腿受力计算牛腿A（中横梁下牛腿）、牛腿B（端纵梁下牛腿）预埋件细部图如下图所示。牛腿A、B预埋件细部图牛腿A（中横梁下牛腿）由托架计算知该处牛腿最大受力为：剪力:牛腿盖板规格为40035030mm，盖板下钢板规格为85055050 mm。截面特性，,剪应力，满足要求。牛腿B（端纵梁下牛腿）由托架计算知该处牛腿最大受力为：剪力:牛腿盖板规格为40035030mm，底下钢板规格为85040030 mm。牛腿截面特性，,剪应力，剪应力满足要求。 为加强预埋件与混凝土的连接，牛腿A、牛腿B处盖板下两块钢板的预埋钢板盒放入前均应用薄钢板焊接其端头。3 托架预压 在墩顶端预留32mm高强精轧螺纹钢筋，安装反力架，由两台200t千斤顶实施对托架的加载，见图所示，荷载按1100KN控制，加载按30%、60%、80%、100%、120%分级进行，每级持荷时间1h，并测量托架变形，其目的是检验托架的安全性和焊接质量。4 0#号块施工4.1 托架架设 根据托架设计标高，在墩身施工中，预埋牛腿钢板。墩身施工完成后，焊接连接钢板及托架水平杆及斜向杆，安装反力架进行预压，安装托架纵、横向分配梁，安装底模，调整标高。4.2 模板 模板采用大块加工刚模，分两次安装，安装高度按照左右线两次施工混凝土高度安装，箱室内模支撑在地板上，采用扣件式钢管。4.3 钢筋 钢筋的安装采用两次完成，在安装顶板钢筋时，按设计位置，安装预应力管道。4.4 混凝土 混凝土为高性能混凝土，输送方式为泵送，分两次浇筑，施工过程中严格按规范要求，控制混凝土水灰比、坍落度以及浇筑顺序分层厚度。4.5 标高和墩身位移控制 （1）标高控制：安装底模时，通过设置预拱度的办法来设置标高值，底模板标高=设计高程+成桥预拱度+施工预拱度+施工调整值；成桥预拱度由设计给出，施工预拱度有监控量测单位给出，施工调整值由施工经验确定。底模设计标高由监控量测单位给出指令单，施工单位按此高程施工。 （2）墩身位移控制：由于墩身高，0号块托架施工荷载对墩身的不对称作用，必然会使墩顶端向墩内侧产生位移，按位移公式计算，每片薄壁墩将向内侧产生10mm的位移。施工控制方法是将横向分配梁与每片薄壁内侧顶限位。墩顶混凝土最大拉应力仅为0.36MP，满足要求。5. 结语 邢台至汾阳高速公路贺坪峡大桥利用牛腿型钢托架施工，整个设计计算及施工是成功的，没有在0#块箱梁混凝土发现裂缝。在0#块施工过程中，用牛腿托架完成0#块的施工，具有投入施工临时钢材少，施工时间短，托架受力明确，安全可靠等特点。0号块是高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂浇筑法施工时的关键技术，托架法又是0号块施工的有效方法之一，可供同类工程施工参考。参考文献：1 陈伟. 桥梁施工临时结构设计M. 中国铁道出版社，2002.2 马保林. 高墩大跨经预应力连续刚构桥M. 人民交通出版社，20013 向中富. 桥梁施工控制技术M. 人民交通出版社，20014 雷俊卿. 桥梁悬臂施工与设计M. 人民交通出版社，19995 钢结构设计手册M. 北京. 中国建筑工业出版社，19826 JTG-TF50-2011 公路桥涵施工技术规范 S The No. 0 bearer construction method for high pier, long span pre-stressed continuous concrete steel bridgeLi Gang1， Wang lei2（1. CCCC SHB Sixth Engineer Co.,Ltd., Xian, China; 2. CCCC SHECSecond Engineer Co.,Ltd., Chongqing China)Abstract: When cast-in -cantilever construction method was adopted in Long-span Pre-stressed Concrete Continuous Rigid-frame Bridges with High Pier during construction, the No. 0 as first construction for datum phase will be the key technology. This Paper has taken the No. 0 bearer construction method of He Ping Canyon Bridge as a sample, elaborate the key points for techniques of No. 0 bearer construction, mainly including structure type, design ideas, checking and assemble preloading of bearer. Definite of evaluation model was proposed finally.Key words: Hig