1、連續剛構橋0#段箱梁施工托架的設計與施工張安方(中鐵十五局集團第七工程有限公司 河南洛陽）摘要：預應力混凝土連續剛構橋由于其結構設計理論明確，施工工藝成熟，養護成本低等優點，成為橋梁工程中尤其是跨江河、峽谷橋梁中廣泛采用的橋型。該橋型墩頂首節箱梁（0#段）無法使用掛籃等專用設施進行施工，其施工需要搭設臨時施工平臺，施工平臺雖是臨時結構，但由于該橋型墩身普遍較高，平臺樣式的選擇對于施工的安全性和經濟性具有十分重要的影響，本文結合工程實例，簡要介紹了連續剛構橋0#段施工平臺樣式的一種托架的設計與施工過程，對于類似工程具有一定的參考意義。關鍵詞：剛構橋 托架 設計 施工1.工程概況1.1工程簡介 永

2、保大橋為一跨瀾滄江連續剛構橋。橋墩為雙肢薄壁墩，單肢橫截面尺寸為1.8*5.5m，兩墩內側間距為4.2m，墩身高度43m.上部結構為75+130+75m預應力連續剛構，箱梁0#段為單箱單室結構，高8m,長10m,箱底寬度5.5米，頂板兩端懸臂長2.25米，混凝土方量296.64m3,重756.73噸。具體結構尺寸見下圖：1.2 箱梁0#段施工方案 由于箱梁0#塊高度高（8.0m），混凝土方量大，成橋后該處為全橋受力較復雜的部位之一，為保證其施工質量，施工方案經各方共同研究，并借鑒同類型其他橋梁的施工經驗，確定采用水平分層法，分兩次（6.5m+1.5m）進行混凝土澆筑（分層示意見下圖）。由于該部

3、位的施工屬于特級高處作業（施工高度大于30m），施工平臺支撐體系的選擇在對比承臺大直徑鋼管支架和墩身預埋托架方案后，綜合安全和經濟等方面的考慮，確定采用后者。模板方面，底模采用50mm厚松木板材的木模,木模上面釘鍍鋅薄鋼板（白鐵皮），側外模為掛籃的側模系統（拆模后可直接懸吊在安裝好的掛籃側模吊梁上），其中用鋼桁架作為骨架，內模及橫隔墻模板為標準小型鋼模板外加雙鋼管背帶。 2托架設計 2.1托架設計的原則1）能滿足箱梁0#段施工的安全、質量、技術要求；2）方便后續掛籃在0#段上初裝的需要；3）結構簡單，受力明確，方便施工、拆卸；4）造價較經濟。2.2托架設計方案托架具體設計方案為：在墩上部適當位

4、置預埋大剛度托架做為支撐體系，托架之上鋪設工字鋼并橫向連為一體，工字鋼上布設碗扣支架，碗扣支架上放支撐方木和木模，通過碗扣支架頂部可調頂撐進行底模高程微調和固定。為減輕托架結構重量，達到受力明確、結構簡單的目的，采用斜腿三角撐結構形式，即墩身預埋主梁，通過在橋墩生根的斜腿支撐主梁懸空部分，形成托架。托架構件主要由工字鋼與糟鋼組成，按0#塊混凝土一次性澆筑（頂板除外）的全載面設計，每個墩上的托架各自成為一體，兩托架各同位置主梁之間通過連接鋼板栓接。各墩托架構件間的連接全部采用焊接以減小受力后結構的非彈性變形，托架主承重梁標高設定以便于底模的拆裝以及標高調整為準，將碗扣支架作為托架的一部分。設計按

5、一次性澆筑全部荷載（頂板除外）考慮。 正面圖示1、鍍鋅薄鋼板 2、木板 3、橫向方木 4、木斜塊 5、頂桿DG-90 6、托座KTC-60 7、橫向工字鋼 8、托架主梁 13、螺栓14、拼接板 15、內斜撐側面圖示9、橫桿HG-30 10、橫桿HG-60 11、外斜撐 12、預埋件 （平面示圖）2.3托架各構件相關參數（1）主梁 每個托架主梁4根，各采用單根28b工字鋼，在各主梁出入墩身混凝土處，在工字鋼腹板兩側各補焊600mm*226mm*10mm鋼板補強，其中補強鋼板埋入混凝土面300mm,伸出混凝土面300mm；在斜撐法蘭與主梁焊接處同樣在主梁腹板兩側各加焊325mm*226mm*10m

6、m鋼板補強。（2）斜撐 外斜撐采用兩根14a的槽鋼口對口焊接成箱形桿件； 內斜撐采用兩根14a的槽鋼，并在槽內補焊10mm的鋼板補強，補強鋼板與槽鋼同長，槽鋼最后口對口焊接成箱形桿件，內外斜撐箱形桿件兩端均焊接16mm厚鋼板法蘭，用以跟主梁和下部支點的焊連。外斜撐與墩身設計夾角27度，內斜撐與墩身設計夾角35度。（3）斜撐下部生根預埋件 預埋鋼板尺寸700mm*410mm*20mm,居鋼板中心按照鋼板尺寸走向鉆取間距布置為200*100mm，三排三列布置的36mm孔，共9個，單根500mm長32mm螺紋鋼筋插入孔內15mm后與鋼板進行周邊焊接，焊縫高度10mm，螺紋鋼端頭部分與鋼板滿焊，繞外側

7、螺紋鋼纏繞10mm圓鋼箍筋，間距150mm。（4）橫排工字鋼 橫排工字鋼為20a工字鋼（5）碗扣支架 碗扣支架在腹板位置下的布設為300*300mm，兩側腹板下順橋向各布設四排，其余位置設置為600*600mm。（6）方木 碗扣架頂撐之上的方木為硬柞木，截面尺寸100mm*100mm。2.4托架各構件驗算荷載計算時的荷載取值按照箱梁0#段一次性澆筑除頂板外的所有部位時托架承受荷載計取。從托架結構的組成圖可以看出，0段的混凝土荷載除了墩頂部分外，其余全部由托架承載，即0#段的橫隔板混凝土荷載由橋墩承受，而墩頂外的腹板和底板混凝土荷載由托架承載。從梁部斷面圖可以看出，腹板高度總高度是8m，那么在橫

8、向方木擺放間距是30cm的情況下：腹板橫向混凝土的荷載分布應該是：（1.4×0.3m×6.7m2×2.6t/m3）/0.8m1t/m10.15t/m，取值10 t/m；其中1.4是荷載分項系數，0.3m為橫向方木擺放間距（即單根方木所承受的荷載的范圍），6.7 m2 為單側腹板加翼板的橫截面面積，2.6t/m3為鋼筋混凝土比重，0.8m為腹板厚度尺寸，1t/m是該部位施工荷載取值。底板橫向混凝土的荷載分布應該是：（1.4×0.3m×4.8m2×2.6t/m3）/3.9m1.2t/m2.54t/m，取值2.5 t/m；其中1.4是荷載分

9、項系數，0.3m為橫向方木擺放間距（即單根方木所承受的荷載的范圍），4.8 m2 為底板除去腹板下方位置后橫橋向的截面面積，3.9m為底板除去腹板位置后的寬度，1.2t/m是該部位施工荷載取值。2.4.1方木驗算：0段的混凝土荷載通過底模的木板傳遞給方木，方木的支點就是碗扣支架的立桿，荷載按照所承載的混凝土的重量分配，方木的間距是300mm，那么傳遞給單根方木的混凝土荷載就是300mm范圍內的荷載，通過2.4中對混凝土箱梁梁斷面的計算，可以得出方木的計算受力模型如下：1） 模型圖：(荷載：t/m)2） 位移圖：(單位：mm)3） 應力圖：(單位：MPa)4） 支反力：(單位：t)方木最大應力2

10、.4 MPa，小于容許橫紋抗壓應力（10 MPa），位移極小，滿足要求。方木的支反力就是碗扣支架所受到的壓力，即碗扣支架立桿的最大受力是3.4t，能夠滿足要求（碗扣支架的立桿穩定性最低的是立桿頂端，按照一端固定，一端自由的狀態計算其失穩荷載是9.5 t）。下面就根據此荷載進行20a平臺工字鋼的驗算。2.4.2 橫向工字鋼驗算：1、計算模型：為增加安全儲備，計算時將碗扣支架對20a工字鋼的受力3.4t乘以1.2的安全系數，那么碗扣支架對20a工字鋼的壓力就是4t，計算模型如下圖所示。2、支反力：(單位：t)最大的支點反力是13.1t。3、位移：(單位：m) 最大的豎向位移是2mm。4、應力：(單

11、位：MPa)最大應力是94MPa<140MPa，最大豎向位移2mm，滿足要求。上面計算出20a工字鋼的支反力，這個力就是加在主梁和斜撐上的荷載。2.4.3 主梁和斜撐驗算：根據2.4.2計算結果可知，20a工字鋼的支反力分別是12.9t和13.1t，取13.1t進行計算。1、 計算模型：荷載單位t計算模型如下圖所示：2、 支點反力：單位t根據上圖的計算結果可知，斜腿下支點的豎向支反力是31t和24t，主梁豎向的支反力是16t和21t。3、 豎向位移：單位mm從上圖的計算結果可以看出，主梁的豎向位移最大是1.8mm。4、 斜腿的軸力：單位t。從上圖可以看出，斜腿的軸力分別是：外斜腿軸力27

12、t，內斜腿軸力38t。5、 桿件應力：單位MPa。外斜腿的應力是104MPa，內斜腿的應力是76MPa，主梁的最大應力是107MPa。均小于140MPa，都滿足要求。通過計算，該托架方案中各構件受力后各部位應力滿足要求，豎向最大位移累加為3.9mm，總體結構可以滿足使用要求。3托架的施工安裝為保證托架安裝的施工質量，托架區域范圍內的混凝土分兩次進行澆筑，。托架高程位置確定后，首次安裝預埋斜撐下部生根鋼板，并澆筑墩身混凝土至托架主梁底30cm處,第二次將主梁安裝并臨時固定后完成后澆筑墩身剩余混凝土。施工采用塔吊起吊各構件，按以下次序進行托架的安裝施工斜撐生根預埋件縱（主）梁主梁栓接（墩身混凝土澆

13、筑）斜撐桿件與生根預埋件和主梁焊接橫向分配工字鋼與縱梁焊接搭設碗扣支架根據設計調整標高鋪架頂支撐方木進行橫縱向連接提高支架的整體穩定性。 施工注意事項1）主梁吊裝完成后要臨時固定，主梁位置與墩身鋼筋沖突的地方鋼筋調整須征得設計同意，并依據設計方案對調整的鋼筋進行補強；2）預埋件埋設和焊接施工時必須保證精度要求，以保證托架整體受力協調性；3）底板預拱度設置時在設計要求預拱度的基礎上考慮托架構件的彈性變形； 4）主梁預埋臨時固定好后，需要將相對應的兩根主梁用連接板栓接好后，才能澆筑墩身混凝土； 5）斜撐生根預埋件和主梁埋設好后，進行斜撐腿的焊接，為了保證焊接斜撐腿施工的安全和質量，可以在埋設好的生

14、根預埋件上焊接臨時人行通道掛點； 6）斜撐腿的焊接質量關系到整個托架的受力狀況，因此焊接位置和高度均需嚴格按照設計要求進行，另外焊縫的高度直接決定了受力是否達到設計要求，因此焊縫高度要嚴格保證。根據計算，斜撐腿和下預埋件的焊接采用周邊角焊縫，焊縫高度為14mm，并嚴格保證焊縫的質量。斜撐腿法蘭與主梁焊接，采用角焊縫，焊縫高度為14mm，滿焊； 7）橫向工字鋼與主梁需要點焊，防止工字鋼錯動，另外垂直橫向工字鋼方向焊接四道75*8角鋼，以保證工字鋼受力后的整體穩定性； 8）在20a工字鋼上拼裝碗扣支架時支架底座需要和20a工字鋼點焊； 9）碗扣支架上放置方木和木板，木板和方木需要用鐵釘釘在一起，木板上釘薄鍍鋅鋼板（白鐵皮），通過調整碗扣支架調整模板高程； 10）現場托架及底模安裝完成后，對底模進行初步預壓，盡可能消除支撐系統及底模的非彈性變形； 11）托架切割拆除后，要做好墩身外