劉 君

青云大橋T型剛構(gòu)0#塊托架施工方案設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬

劉 君

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300000）

隨著大跨高墩連續(xù)剛構(gòu)橋的發(fā)展與應(yīng)用，采用托架進(jìn)行0#塊的施工，已成為該類橋梁懸臂施工的重要技術(shù)手段，因此，有必要對(duì)連續(xù)剛構(gòu)橋0#塊的托架施工技術(shù)進(jìn)行深入研究。本文以資興高速公路重難點(diǎn)工程青云大橋?yàn)楣こ瘫尘?，針?duì)其T型剛構(gòu)連續(xù)梁0#、1#塊的施工，采用托架法現(xiàn)澆施工技術(shù)，對(duì)該工程托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、托架數(shù)值建模與分析、托架安裝、托架預(yù)壓方案選取和實(shí)施等主要的設(shè)計(jì)與施工過程，進(jìn)行了詳細(xì)的分析介紹和總結(jié)，以期為同類工程問題提供參考與借鑒。

連續(xù)剛構(gòu)； 托架； 數(shù)值建模； 托架預(yù)壓

隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的快速發(fā)展，特別是懸臂安裝及澆筑分段施工方法的出現(xiàn)與應(yīng)用，連續(xù)剛構(gòu)橋在實(shí)際工程中得以大量推廣［1］。高墩預(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)通常采用掛籃平衡懸臂方式施工，這不僅可加快施工速度，同時(shí)，能克服在江河、深谷環(huán)境中搭設(shè)支架的困難。但是，對(duì)于大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋，當(dāng)其0#塊采用掛籃施工技術(shù)施工時(shí)，由于0#塊的體積大，這時(shí)，所需要的掛籃后錨距離就會(huì)很大，因此，在施工過程中，一般將0#和1#塊整體澆筑，以保證掛籃的錨固距離能足夠滿足施工要求。因而，合理地制定 0#塊掛籃懸臂施工方案［2～6］，成為該類工程施工過程中需要解決的關(guān)鍵問題，成為工程中的熱點(diǎn)研究課題。

為此，本文以資興高速公路青云大橋?yàn)楣こ瘫尘?，?duì)其采用托架施工的0#和1#塊施工方案設(shè)計(jì)及關(guān)鍵施工技術(shù)等，進(jìn)行詳細(xì)分析和介紹，以期為同類工程問題提供參考與借鑒。

1 工程概況

青云大橋?yàn)橘Y興高速公路的重難點(diǎn)工程之一，該橋梁跨越山谷，谷底河流常年有流水。全橋分左右幅，左幅全長(zhǎng)為194.58 m，右幅長(zhǎng)度為199.54 m，其中左、右幅2#墩均為63 m的薄壁空心墩，薄壁空心墩截面尺寸為9 m×6.5 m。左幅上部結(jié)構(gòu)為30 m簡(jiǎn)支T梁+（2×60 m）T型剛構(gòu)+30 m簡(jiǎn)支T梁，右幅上部結(jié)構(gòu)為40 m簡(jiǎn)支T梁+（2×60m）T型剛構(gòu)+30 m簡(jiǎn)支T梁。

連續(xù)鋼構(gòu)橋采用托架施工時(shí)，其主要作用是將其所承擔(dān)的托架結(jié)構(gòu)自重、橋梁懸臂段重量以及施工荷載等傳遞至橋墩，并最終由橋墩傳至地基基礎(chǔ)。根據(jù)托架在受力特點(diǎn)及方式上的不同，一般可將其分為：落地式托架和懸臂式托架兩種，其中，前者適合于低墩橋，后者則適用于橋墩相對(duì)較高的橋。青云大橋墩高、大跨、壁薄，針對(duì)其0#塊的施工，如選用落地支架方式施工，不僅用材多、工期長(zhǎng)，而且，支架本身的結(jié)構(gòu)安全也難以控制，經(jīng)分析比較，最終決定選用在其墩身架設(shè)臨時(shí)托架、分層澆筑的施工方式［4，5］，即：主梁0#、1#塊施工時(shí)，在主墩墩頂兩側(cè)安裝托架，在托架上安裝模板進(jìn)行其混凝土的澆筑施工。因此，進(jìn)行托架施工時(shí)，不僅應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)計(jì)算與分析，而且，在托架安裝完成后，必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形的影響，確保托架施工時(shí)安全可靠。

2 托架的設(shè)計(jì)與數(shù)值分析

制定0#塊托架的施工技術(shù)方案時(shí)，應(yīng)全面考慮橋梁的結(jié)構(gòu)形式、墩高、施工器材等多種因素，力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)合理。根據(jù)青云大橋特點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，將施工工期、施工成本、施工難易度和施工環(huán)境等因素，進(jìn)行全方位考慮后，最終選用三角托架施工方案。三角托架作為一種臨時(shí)結(jié)構(gòu)，一般由牛腿、斜撐、上拉縱梁、縱向與橫向分配梁等部分組成。施工設(shè)計(jì)時(shí)，一般將托架按自支撐體系受力構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)［6］，其基本的設(shè)計(jì)原則是：傳力路徑明確、體積小、用鋼量省。青云大橋箱梁0#塊梁段總長(zhǎng)10.5 m、1#塊梁段長(zhǎng)度2 m，0#塊和1#塊一次性澆筑，均在托架上進(jìn)行其施工。采用托架方案施工時(shí)，首先應(yīng)在橋墩墩身上的相關(guān)位置處，預(yù)埋牛腿與鋼板，在完成墩身施工后，進(jìn)行托架斜撐及主縱梁的安裝，接著，在其上布置縱、橫向的分配梁與方木，完成托架的安裝后安裝模板，最后，即可分層澆注箱梁了。

懸臂式三角托架由預(yù)埋的鋼板、牛腿與型鋼等（主要包括：型鋼、萬能桿件、貝雷片等構(gòu)件）焊接、組合而成，與落地式托架體系相比，其用鋼量會(huì)大大地減少。本文所設(shè)計(jì)的托架結(jié)構(gòu)詳圖，如圖1所示。

圖1 托架平面布置/mm

2.1 數(shù)值建模與分析計(jì)算

托架作為臨時(shí)搭建的施工平臺(tái)，承擔(dān)著0#塊的懸臂重量，對(duì)0#塊立模標(biāo)高的控制，起著決定性作用。因此，進(jìn)行托架設(shè)計(jì)時(shí)，其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等，既要滿足規(guī)定的設(shè)計(jì)要求，又要對(duì)其進(jìn)行合理地布置與選型，以減少其用材，并節(jié)省必要的開支。托架的設(shè)計(jì)驗(yàn)算，一般有手算和有限元計(jì)算兩種。本文運(yùn)用有限元程序Midas/civil，對(duì)所設(shè)計(jì)三角托架的設(shè)計(jì)過程、受力狀況等，進(jìn)行數(shù)值模擬［7］。分析時(shí)，針對(duì)施工時(shí)的實(shí)際荷載工況，計(jì)算得到托架結(jié)構(gòu)桿件及連接件上的應(yīng)力、變形，對(duì)各構(gòu)件強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等，分別進(jìn)行驗(yàn)算。

在對(duì)托架進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，所考慮的荷載包括：模板自重、支架重量、風(fēng)荷載、堆放荷載重量（包括施工人員和材料機(jī)具等）、混凝土重量、混凝土振搗荷載以及澆注混凝土所產(chǎn)生的偏載等。在數(shù)值建模分析時(shí)，對(duì)傳力作了如下的假定：T型剛構(gòu)2#墩正上方的6.5 m長(zhǎng)0#塊部分重量有橋墩承擔(dān)，托架僅承擔(dān)0#塊2.0 m長(zhǎng)的懸臂部分和1#塊2.5 m長(zhǎng)的重量。托架設(shè)計(jì)荷載包括現(xiàn)澆混凝土重量與施工荷載，其傳力途徑為：（1）通過底模傳遞給縱向分配梁；（2）通過縱向分配梁傳遞給橫向分配梁；（3）由橫向分配梁傳遞給三角托架。

在進(jìn)行托架數(shù)值模擬時(shí)，決定其模型準(zhǔn)確性與否的關(guān)鍵因素之一是對(duì)其邊界條件的合理模擬。本文在托架建模時(shí)，主要對(duì)以下四種邊界條件問題進(jìn)行了考慮：（1）托架主縱梁與薄壁墩之間簡(jiǎn)化為固結(jié)：考慮托架主縱梁與墩身預(yù)埋的鋼板焊接連接，約束了邊界點(diǎn)的所有平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)；（2）托架的斜撐與薄壁墩之間簡(jiǎn)化為鉸接：由于斜撐支撐在牛腿上，其平動(dòng)是受約束的，因此，約束其平動(dòng)、釋放其轉(zhuǎn)動(dòng)；（3）托架斜撐與主縱梁之間，由于荷載作用下，斜撐頂端可以繞牛腿轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，數(shù)值建模時(shí)，可以釋放其繞Y軸、Z軸的彎矩；（4）橫向分配梁與托架主縱梁、橫向分配梁與縱向小分配梁之間，簡(jiǎn)化為剛性連接，由于施工托架時(shí)，這些梁與梁之間均采用焊接。

材料力學(xué)性能參數(shù)如下：鋼材彈性模量E為2.06×105 MPa；鋼筋混凝土容重 G0為 26.5 kN/m3；密度γ為7850 kg/m3；泊松比ν為0.3；線膨脹系數(shù)α為0.000012。分配梁與掛籃構(gòu)件鋼材選用A3鋼，容許軸向應(yīng)力為140 MPa，容許彎曲應(yīng)力為145 MPa，容許剪應(yīng)力為85 MPa；銷子鋼材選用45#鋼，容許剪應(yīng)力為125 MPa。臨時(shí)性結(jié)構(gòu)的容許應(yīng)力提高30%。前后吊帶采用Q345鋼，容許軸向應(yīng)力為200 MPa，容許彎曲應(yīng)力為210 MPa，容許剪應(yīng)力為120 MPa。吊桿采用直徑32 mm的PSB830精軋螺紋鋼，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值830 MPa。主梁采用C50混凝土，其重度經(jīng)計(jì)算，托架上承受的荷載如下：0#塊總重量208.75 t，1號(hào)塊總重量191 t，模板總重量72.95 t，施工活荷載119.75 t，總重約522 t。

托架桿件一般同時(shí)承受彎矩、軸力及剪力，因此，可選用梁?jiǎn)卧獙?duì)其進(jìn)行模擬。建模時(shí)連接桿件節(jié)點(diǎn)形成單元，并對(duì)各單元賦予相應(yīng)的截面屬性與邊界條件，建立起托架空間有限元分析模型。托架系統(tǒng)平面布置見圖1，托架計(jì)算模型如圖2、3所示，主要包括縱橫向分配梁、托架梁和托架斜撐等承重系統(tǒng)。

圖2 主托架TJ1、TJ3模型

圖3 側(cè)邊托架TJ2模型

2.2 計(jì)算結(jié)果分析

將托架設(shè)計(jì)荷載按照箱梁正下方9 m內(nèi)的10根縱向分配梁共同承擔(dān)箱梁底板、頂板和腹板的重量，側(cè)邊4根縱向分配梁共同承擔(dān)箱梁翼緣板重量，模板重量按均勻分布方式分配后，通過Midas/Civil計(jì)算，結(jié)果表明：托架構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和連接部位強(qiáng)度等，均滿足規(guī)范［8，9］要求，表明所設(shè)計(jì)托架能滿足青云大橋0#、1#塊施工要求。下面給出主托架主要驗(yàn)算結(jié)果。

（1）縱向分配梁、橫向分配梁與托架梁各個(gè)位置的軸向應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的組合正應(yīng)力最大值為：σ=182.10 MPa＜［σ］=1.3×200=260 Mpa；剪應(yīng)力最大值：τ=78.78 MPa＜［τ］=120 MPa，均滿足要求。

（2）托架的最大變形發(fā)生在翼緣懸臂處，最大位移值為 17.6 mm，小于跨度的 1/400（20 mm），滿足剛度要求。

（3）對(duì)托架的屈曲穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，得出托架整體具備足夠的安全儲(chǔ)備。計(jì)算中將現(xiàn)澆梁段自重、托架自重、模板自重等，定義為常量；將施工人員、機(jī)具荷載和振搗荷載等，定義為變量，來檢驗(yàn)托架對(duì)可變荷載的安全儲(chǔ)備。高階模態(tài)的臨界荷載系數(shù)，不具有工程實(shí)際意義，在此，只給出托架的一階、二階模態(tài)臨界荷載系數(shù)。托架的一階模態(tài)、二階模態(tài)的臨界荷載系數(shù)分別為46.8、108.4 t，當(dāng)臨界荷載=現(xiàn)澆梁端自重+模板自重+托架自重+48.6或108.4×（人員機(jī)具荷載+振搗荷載）時(shí)，托架才會(huì)發(fā)生模態(tài)一、模態(tài)二時(shí)的屈曲失穩(wěn)，而這在實(shí)際施工過程中幾乎是不可能發(fā)生的。因此，所設(shè)計(jì)托架整體穩(wěn)定性，具有足夠的安全儲(chǔ)備。

3 托架施工

3.1 安裝與施工工藝流程

托架系統(tǒng)由縱橫向分配梁、托架橫梁、托架斜撐、托架預(yù)埋件、Φ32 mm預(yù)埋精軋螺紋鋼、銷子組成。在2#主墩施工至托架預(yù)埋件設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，在主墩內(nèi)準(zhǔn)確安裝托架預(yù)埋件和Φ32 mm精軋螺紋鋼，其中主墩9 m長(zhǎng)面每側(cè)安裝22個(gè)預(yù)埋件和22根Φ32 mm精軋螺紋鋼，主墩6.5 m寬面每側(cè)安裝8個(gè)預(yù)埋件。待主墩封頂，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，安裝托架。托架橫梁與托架上層預(yù)埋件通過高強(qiáng)螺栓及預(yù)埋的精軋螺紋鋼連接，托架斜撐與下層預(yù)埋件及托架斜撐與托架橫梁通過銷子連接，如圖4。青云大橋0#、1#塊的施工時(shí)，特制定以下施工工藝流程［10］：

（1）施工前期準(zhǔn)備；

（2）墩身澆注，并進(jìn)行相關(guān)預(yù)埋件的布置安裝；

（3）牛腿與斜撐施工安裝；

（4）縱梁安裝；

（5）橫向分配梁鋪設(shè)與安裝；

（6）縱向小分配梁鋪設(shè)與安裝；

（7）安裝三角支架；

（8）底模安裝；

（9）外側(cè)模安裝；

（10）綁扎底板、腹板以及首層鋼筋；

（11）進(jìn)行首層混凝土內(nèi)模板的安裝；

（12）澆筑箱梁0#塊首層混凝土；

（13）進(jìn)行第二層鋼筋的綁扎，并開始鋪設(shè)相關(guān)預(yù)應(yīng)力管道；

（14）進(jìn)行第二層外側(cè)及內(nèi)側(cè)模板安裝；

（15）在首層澆筑的混凝土，達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后，開始澆注第二層混凝土；

（16）進(jìn)行外模和內(nèi)模拆除；

（17）張拉相關(guān)預(yù)應(yīng)力鋼束；

（18）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道壓漿與養(yǎng)護(hù)；

（19）進(jìn)行托架與底模拆除。

圖4 托架安裝

托架橫梁上安裝12道橫向分配梁，橫向分配梁上安裝14道縱向分配梁，托架構(gòu)造示意如圖5所示。

圖5 托架構(gòu)造示意

托架桿件之間的連接，主要包括焊接和螺拴連接兩種形式，在托架安裝與施工過程中，必須做到以下幾點(diǎn)：（1）預(yù)埋件位置要求準(zhǔn)確無誤；（2）托架與預(yù)埋件之間的連接及縱橫梁之間的連接應(yīng)牢靠；（3）托架安裝時(shí)應(yīng)先將托架橫梁與斜撐通過銷子連接起來，然后將托架橫梁與斜撐之間的角度調(diào)節(jié)到設(shè)計(jì)角度，用倒鏈連接整體吊裝。

3.2 托架預(yù)壓

在0#塊澆注前，必須提前對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓處理，以驗(yàn)證托架系統(tǒng)各構(gòu)件，尤其是其主受力構(gòu)件的制作安裝質(zhì)量，確保托架結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足強(qiáng)度和剛度要求；另外，通過對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，驗(yàn)證其變形理論計(jì)算值與實(shí)際變形值是否相吻合；通過超載預(yù)壓（120%設(shè)計(jì)荷載），消除非彈性變形；通過分級(jí)預(yù)壓，測(cè)得托架在設(shè)計(jì)荷載作用下的彈性變形值，為正確設(shè)置預(yù)拱度提供可靠的數(shù)據(jù)。

3.2.1 方案比選

工程中托架主要有水箱預(yù)壓、袋裝砂預(yù)壓和千斤頂預(yù)壓等三種預(yù)壓方式。其中，水箱預(yù)壓和袋裝砂預(yù)壓，屬于換重預(yù)壓，施工時(shí)簡(jiǎn)便易于操作，但是，這兩種預(yù)壓方式費(fèi)工、費(fèi)時(shí)、費(fèi)料，且預(yù)壓加載時(shí)不便于控制。千斤頂預(yù)壓方式，是利用千斤頂張拉對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，該方法施工時(shí)，便于進(jìn)行托架及構(gòu)件的受力與變形控制，并且，能節(jié)省換重預(yù)壓時(shí)的吊重物資及設(shè)施。

托架預(yù)壓?jiǎn)蝹?cè)加載重量荷載包括混凝土箱梁自重、模板重量以及腳手管支架重、支架頂分配橫梁自重等，共計(jì)486 t，考慮1.2倍的預(yù)壓系數(shù)，單側(cè)托架預(yù)壓總重量為486×1.2=583 t。

托架預(yù)壓方案一：傳統(tǒng)的沙袋堆載預(yù)壓法

在托架頂大小里程側(cè)，各安放一個(gè)由鋼板加工的容器，然后在容器里逐步加入砂子，加載過程需保證兩側(cè)的同步對(duì)稱加沙，并且分級(jí)加載。2#墩高63 m，0#、1#段單側(cè)預(yù)壓總重583 t，按砂堆積密度1500 kg/m3算，單側(cè)需要389 m3砂，需要10 m×10 m×4 m高的一個(gè)容器，該容器需為2 cm厚260 m2鋼板制作。由此可大約計(jì)算出其工程量和費(fèi)用：（1）2 cm厚260m2鋼板：2×157 kg/m2×260 m2×3750元/t=306150元；（2）機(jī)制砂：2 ×389 m3×115元/m3=89470元；（3）人工費(fèi)：12人×45 d×180元/（d·人）=97200元；（4）堆載及預(yù)壓時(shí)間55 d；（5）安全措施費(fèi)（不定因素）暫定為15萬元。

方案二：采用反向預(yù)應(yīng)力張拉體系進(jìn)行預(yù)壓

進(jìn)行2#主墩承臺(tái)施工時(shí)，在距離墩身外側(cè)2 m和2.5 m處，預(yù)埋2道精軋螺紋鋼，單側(cè)24根，在托架上設(shè)置反壓梁2道，反壓梁長(zhǎng)度為13 m，由2I40b工字鋼雙拼橫梁和2I32b工字鋼雙拼縱梁組成，并預(yù)埋在承臺(tái)上的精軋螺紋鋼與鋼絞線之間，不直接連接而采用轉(zhuǎn)換梁進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換梁由2I20b工字鋼雙拼橫梁與2I40b工字鋼雙拼縱梁組成，利用錨墊板和錨具對(duì)分配梁進(jìn)行錨固，張拉端設(shè)在托架上，通過千斤頂張拉鋼絞線，對(duì)托架產(chǎn)生反壓力，以達(dá)到預(yù)壓目的。預(yù)壓過程中要求對(duì)稱分級(jí)加載（圖6），預(yù)壓完成后再分級(jí)卸載。

采用此種方法產(chǎn)生的費(fèi)用為：（1）精軋螺紋鋼費(fèi)用：2.5 t×7200元/t=18000元；（2）工字鋼費(fèi)用：11 t×3750元/t=41250元；（3）人工費(fèi)：6人×7 d×200元/（d·人）=8400元；（4）張拉及預(yù)壓平臺(tái)時(shí)間25 d。

圖6 分級(jí)加載/t

通過以上兩種方案的對(duì)比，可以看出：

（1）從實(shí)施費(fèi)用上看，方案二更節(jié)省成本。另外，采用方案二，在其實(shí)施的過程中，對(duì)其加載卸載過程還可以進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，按照表1中規(guī)定的張拉順序，每次只張拉24束鋼絞線中的4束鋼絞線，這樣既保證了對(duì)稱張拉的要求，又可以進(jìn)一步節(jié)約成本約187600元，包括：千斤頂：20個(gè)×4000元=80000元；油表：20套×700元= 14000元；油泵：20臺(tái)×4000元=80000元；工具錨、限位板：20套×500元=10000元；油表標(biāo)定費(fèi)用：20套×180元=3600元。

表1 鋼束張拉順序表

（2）青云大橋位于資興高速公路三標(biāo)架梁通道的咽喉要地，工期緊，施工現(xiàn)場(chǎng)位于峽谷內(nèi)河道邊場(chǎng)地狹小，并且2#墩為63 m高墩，托架單側(cè)預(yù)壓重量達(dá)到583 t，在這種情況下，相對(duì)于新型的千斤頂張拉預(yù)壓，傳統(tǒng)的沙袋堆載預(yù)壓需要的機(jī)械設(shè)備沙袋數(shù)量多，施工難度大，工期長(zhǎng)。

（3）托架預(yù)壓要求托架各個(gè)方向?qū)ΨQ分級(jí)加載及卸載，并且在加載卸載過程中要對(duì)托架變形進(jìn)行觀測(cè)。相對(duì)于堆載預(yù)壓，張拉預(yù)壓的方法在過程中可對(duì)稱安裝千斤頂，各個(gè)頂同步工作，通過油表讀數(shù)準(zhǔn)確控制張拉力，使整個(gè)加載卸載過程更具有準(zhǔn)確性、可操作性和可控性。

綜上所述，采用新型反向預(yù)應(yīng)力張拉體系預(yù)壓，比采用傳統(tǒng)堆載預(yù)壓更具有經(jīng)濟(jì)型、可操作性和可控性，因此，青云大橋托架的預(yù)壓選用方案二，即采用反向預(yù)應(yīng)力張拉體系，對(duì)其進(jìn)行預(yù)壓。

3.2.2 預(yù)壓實(shí)施

（1）根據(jù)0#、1#塊箱梁箱體重量分布情況將托架設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載分配到每一個(gè)預(yù)壓點(diǎn)，然后根據(jù)該預(yù)壓點(diǎn)的荷載大小確定所用鋼絞線的根數(shù)，再根據(jù)每個(gè)預(yù)壓點(diǎn)鋼絞線的根數(shù)選用合適的錨具；

（2）在托架頂設(shè)計(jì)位置安裝上錨點(diǎn)橫向反壓分配梁和縱向反壓分配梁，在承臺(tái)上設(shè)計(jì)位置安裝下錨點(diǎn)由20b工字鋼和40b槽鋼構(gòu)成的轉(zhuǎn)換梁；

（3）在上錨點(diǎn)鋼束設(shè)計(jì)位置安裝錨墊板，穿鋼絞線至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度后用錨具在上錨點(diǎn)錨固（圖7），然后在下錨點(diǎn)（圖8）設(shè)計(jì)位置安裝固定端錨具和鎖頭，以達(dá)到雙重保險(xiǎn)的目的；

圖7 上錨點(diǎn)

圖8 下錨點(diǎn)

（4）在托架頂20b工字鋼縱向分配梁上布置托架預(yù)壓變形觀測(cè)點(diǎn)，然后用電子水準(zhǔn)儀觀測(cè)預(yù)壓前托架初始標(biāo)高。

（5）在上錨點(diǎn)鋼束張拉端安裝經(jīng)過標(biāo)定的千斤頂，按照張拉順序表依次對(duì)各鋼束進(jìn)行張拉。張拉時(shí)要求每4束鋼絞線在橋墩大小里程側(cè)對(duì)稱同步張拉，單側(cè)托架左右兩側(cè)對(duì)稱張拉，保證托架墩身不偏心受力；并且要求預(yù)壓荷載分五級(jí)加載，加載比率和加載重量如表2：

表2 加載重量

每級(jí)加載完后持荷4小時(shí)，然后觀測(cè)托架標(biāo)高，無異常情況進(jìn)入下一級(jí)張拉，直至五級(jí)加載全部完成；卸載時(shí)，同樣要求分級(jí)卸載，順序與加載順序相反，按橋墩兩側(cè)對(duì)稱卸載、單側(cè)托架左右兩側(cè)對(duì)稱卸載的方式進(jìn)行，防止卸載過程中墩身左右產(chǎn)生不均衡受力，以及單側(cè)工字鋼橫梁傾覆。

需特別注意每束鋼絞線的張拉力不一樣，且4個(gè)千斤頂油表的回歸方程不一樣，張拉前需指定每個(gè)千斤頂張拉哪幾束鋼絞線，然后根據(jù)鋼束的設(shè)計(jì)張拉力與對(duì)應(yīng)千斤頂?shù)幕貧w方程計(jì)算出每一級(jí)張拉油表的設(shè)計(jì)度數(shù)，保證張拉力準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)計(jì)值。

3.2.3 結(jié)果分析

為保證施工安全，預(yù)壓采用計(jì)算受力的120%進(jìn)行超載張拉，來達(dá)到托架預(yù)壓目的。預(yù)壓的觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)表明，加載到120%的設(shè)計(jì)荷載時(shí)，托架最大變形發(fā)生在翼緣懸臂處，最大位移值僅為3.6 mm，遠(yuǎn)小于跨度的1/400（20 mm），滿足規(guī)范規(guī)定的剛度要求。

托架預(yù)壓后對(duì)托架預(yù)壓前后及過程中測(cè)得的標(biāo)高進(jìn)行分析，得出托架預(yù)壓實(shí)際變形量，與托架理論變形值對(duì)比，確認(rèn)無誤，同時(shí)得到托架彈性變形值，結(jié)合設(shè)計(jì)院提供的主梁撓度值及梁設(shè)計(jì)標(biāo)高，可得出0#、1#塊立模標(biāo)高，進(jìn)行后續(xù)0#、1#塊模板、鋼筋、混凝土和預(yù)應(yīng)力的施工。

通過實(shí)踐證明，青云大橋0#、1#塊施工所用托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，滿足要求。綜合考慮對(duì)比選用新型的反向預(yù)應(yīng)力張力體系對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，進(jìn)一步驗(yàn)證了托架系統(tǒng)的安全可靠性，同時(shí)為0#、1#塊預(yù)拱度設(shè)置提供了準(zhǔn)確的變形數(shù)據(jù)，是青云大橋0#、1#塊的澆筑順利實(shí)施，也為同類工程提供了有益的借鑒。

4 結(jié) 論

本文對(duì)青云大橋0#、1#塊的托架設(shè)計(jì)及施工過程，進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與分析，得到以下結(jié)論：

（1）采用掛籃懸臂澆注施工的大跨度連續(xù)剛構(gòu)橋0#塊，當(dāng)橋墩墩高很高時(shí)，一般在橋墩墩身上搭設(shè)臨時(shí)托架對(duì)其進(jìn)行施工。由于大跨度橋梁0#塊的重量大、施工難度高，因次，在進(jìn)行臨時(shí)托架的設(shè)計(jì)時(shí)，有必要對(duì)其進(jìn)行相對(duì)精確的受力分析與計(jì)算。數(shù)值建模是空間托架結(jié)構(gòu)分析中的重要手段，數(shù)值建模過程中，合理地進(jìn)行荷載的取值、邊界條件的模擬、單元的選取，是模型準(zhǔn)確與否的先決條件。

（2）托架施工過程中，必須針對(duì)工程實(shí)際情況，采用合理的施工順序與技術(shù)，選用合適的預(yù)壓技術(shù)。

總之，連續(xù)剛構(gòu)橋0#塊的設(shè)計(jì)與澆筑施工中，根據(jù)荷載分布特點(diǎn)，綜合考慮托架合理的結(jié)構(gòu)形式、優(yōu)化托架結(jié)構(gòu)的平面布置，才能達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)與安全的目的。

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Design and Numerical Simulation of 0#Block Bracket Construction Schemein Qingyun T Shape Rigid Frame Bridge

LIU Jun
（China Railway 18th Bureau Group the 4th Engineering Co Ltd，Tianjin 300000，China）

With the development and application of large span and high pier continuous rigid frame bridge，the construction of 0#block with bracket has become an important technique for the construction of cantilever bridges.Therefore，it is necessary to study the technique deeply.In this paper，the main design and construction process of the structural design，numerical simulation，installation，pre-compression scheme of the Qingyun bridge bracket，were introduced and summarized in order to provide information and reference for similar engineering problems.

continuous rigid；bracket；numerical simulation；bracketpre-compression

U448.23+1

A

2095-0985（2016）04-0083-06

2015-12-29

2016-01-22

劉 君（1980-），男，湖南安化人，工程師，研究方向?yàn)闃蛄汗こ蹋‥mail：26281973@qq.com）