楊曉亮

摘要：本文通過介紹某大橋0#塊托架的設(shè)計及施工，根據(jù)0#塊截面形式，采用邁達斯軟件建立整體模型分析計算托架的受力情況，在滿足托架本身強度、剛度及穩(wěn)定性要求的情況下，優(yōu)化托架設(shè)計，受力簡單明確，便于安拆;牛腿托架與墩身部位采用精軋螺紋鋼對拉，以避免以往采用焊接，質(zhì)量難以控制的特點，保證了施工質(zhì)量，為同類型工程的施工提供參考。

Abstract： This article introduces the design and construction of a 0# block bracket of a bridge， and uses Midas software to establish an overall model to analyze and calculate the force of the bracket according to the 0# block cross-sectional form. In the case of meeting the strength， rigidity and stability requirements of the bracket itself， the bracket design is optimized， the force is simple and clear， and it is easy to install and dismantle; the corbel bracket and the pier body are made of fine-rolled rebar to avoid the characteristics of welding in the past and the quality is difficult to control， which guarantees the construction quality and provides a reference for the construction of the same type of project.

關(guān)鍵詞：高墩;0#塊托架;設(shè)計及施工

Key words： high pier;0# block bracket;design and construction

中圖分類號：U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）12-0144-03

0? 引言

在高墩預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋施工過程中，0#塊做為掛籃懸臂澆筑施工的起始節(jié)段，具有混凝土體積大、重量大且一般墩身高度較高，常采用托架法施工，施工難度大、風(fēng)險高等特點。一個好的0#塊托架設(shè)計方案，應(yīng)滿足施工必需的強度、剛度、穩(wěn)定性要求，結(jié)構(gòu)簡單，受力清晰、明確，同時必須考慮托架安裝施工過程中作業(yè)難度，確保安拆方便，加快施工速度，提高綜合效益。

1? 工程概況

某大橋位于“V”型峽谷，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，橋跨布置形式為63m+100m+63m連續(xù)梁，橋梁全長262m。橋梁下部結(jié)構(gòu)為薄壁空心墩，墩高45m，墩身橫截面8.5m×4m，墩身壁厚80cm，上部箱梁結(jié)構(gòu)形式為單箱單室、變高度、變截面預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁。箱梁支點處梁高7m，跨中梁高2.5m，梁底下緣按照1.8次拋物線變化。箱梁橫斷面頂板寬為16.5m，底板寬度為8.5m，腹板厚度80cm，翼緣板懸臂長度4m。0#塊縱向長度10m，兩端懸臂端長度3m，混凝土方量319.84m3，總重量831.6t。

2? 托架牛腿系統(tǒng)設(shè)計特點

根據(jù)現(xiàn)場施工特點，墩身高度較高，結(jié)合以往施工經(jīng)驗，采用預(yù)埋牛腿托架系統(tǒng)形成0#塊施工作業(yè)平臺。牛腿托架內(nèi)部桿件采用銷軸連接，與墩身采用精軋螺紋鋼對拉，受力簡單明確，避免了以往牛腿托架與墩身預(yù)埋件直接焊接焊接質(zhì)量不易控制等特點。

2.1 總體設(shè)計思路

①減少安裝難度，確保施工質(zhì)量。將以往的牛腿與墩身之間采用預(yù)埋鋼板焊接連接改變?yōu)椴捎镁埪菁y鋼對拉，減少高空焊接施工作業(yè)，降低了安裝難度，更有利于保障施工質(zhì)量、安全。②改變以往牛腿托架與墩身連接部位的復(fù)雜受力狀態(tài)，采用簡單的支、拉形式，受力簡單、明確。牛腿托架底部支點采用在墩身上預(yù)埋鋼錨盒穿入型鋼，牛腿托架下部直接支立與型鋼上，上部支點采用精軋螺紋鋼對拉，將以往牛腿托架與墩身連接部位復(fù)雜的受力狀態(tài)改變?yōu)楹唵蔚睦菏芰π问?，簡化了墩身與牛腿托架連接部位的受力狀態(tài)。③牛腿托架設(shè)計過程中充分考慮存儲運輸方便及后續(xù)的周轉(zhuǎn)使用，降低成本。牛腿托架內(nèi)部桿件之間全部采用銷軸連接，組裝簡單，便于存儲運輸、存儲;牛腿托架本身采用I28工字鋼加工，自重較小，后續(xù)施工可根據(jù)0#塊截面形式，適當加密或減少牛腿數(shù)量，以達到通用的目的。

2.2 托架設(shè)計方案

①考慮墩身高度較高，0#塊采用托架法施工。托架采用三角形主桁，單側(cè)4片，由于箱梁翼緣板懸臂長度達到4m，因此墩身側(cè)面沿橫向軸線每側(cè)各增加1片托架，單個0#塊施工共計安裝10片托架。牛腿內(nèi)部三根桿件均采用雙拼I28工字鋼加工，各節(jié)點部位采用銷軸連接。牛腿安裝完成后，采用20cm槽鋼橫向連接，使4片桁架形成整體。牛腿頂部安裝砂箱做為調(diào)整模板及落模措施，上部單側(cè)橫向鋪設(shè)4道32cm高工字鋼梁，然后鋪設(shè)調(diào)坡桁架，0#塊側(cè)模直接立于縱橋向2根32cm高工字鋼梁上（如圖1）。

②墩身施工時，根據(jù)設(shè)計方案在墩身相應(yīng)部位提前預(yù)埋錨盒，并預(yù)埋Φ48mm鋼管，牛腿托架安裝前，首先將雙拼32cm短梁穿入預(yù)埋盒，并采用4根JL32精軋螺紋鋼拉緊，牛腿托架拼裝成整體后，整體吊裝，牛腿上部節(jié)點，采用5根JL32精軋螺紋鋼對拉拉緊。牛腿托架底部短梁形成支撐，上部5根JL32精軋螺紋鋼提供抗傾覆的拉力，如此牛腿托架總體的受力變?yōu)楹唵蔚睦?、壓力，從而將以往牛腿與墩身預(yù)埋件之間焊接的復(fù)雜受力狀態(tài)優(yōu)化為簡單的受力，降低了因焊接質(zhì)量等因素影響，提高整體可靠度（如圖2）。

③考慮墩身預(yù)埋盒位置混凝土集中受壓較大，預(yù)埋盒安裝時，預(yù)先加入“#”字形鋼筋骨架，每個預(yù)埋盒位置采用“#”字形鋼筋骨架補強，減輕預(yù)埋盒位置的應(yīng)力集中，分散混凝凝土的集中受壓。

3? 托架的設(shè)計檢算

3.1 設(shè)計參數(shù)

3.1.1 恒載

①新澆筑梁體重力：q1=26kN/m3

②模板：側(cè)模板q2=1.2kN/m2（側(cè)模板）;q2′=1.0kN/m2（內(nèi)模板）

3.1.2 活載

③施工人員、材料及施工機具荷載：q3=2.5kN/m2

④振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：

水平模板q4=2.0kN/m2

垂直模板q4′=4.0kN/m2

⑤澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載：q5=2.0kN/m2

3.2 荷載組合

活載的分項系數(shù)取1.4，恒載的分項系數(shù)取1.2，混凝土超方系數(shù)1.05。

（①×1.05+②+牛腿托架自重）×1.2+（③+④+⑤）×1.4

3.3 托架受力模型

0#塊底板、腹板、頂板荷載按壓力荷載施加，翼緣荷載按線荷載施加，底板、腹板、頂板荷載對應(yīng)位置按壓力荷載施加在調(diào)坡桁架上。施加長度按混凝土節(jié)段長度相對位置施加，整體計算模型（如圖3）。

3.4 計算結(jié)果

3.4.1 支點處反力

牛腿上部節(jié)點支反力為373.5kN，牛腿下部支點反力為578.5kN。牛腿上部采用5根JL32精軋螺紋鋼對拉，實際施工過程中考慮精軋螺紋鋼受力不均勻，按照1.2倍系數(shù)考慮。

實際計算牛腿托架上部單根精軋螺紋鋼的最大拉力（考慮精軋螺紋鋼受力不均勻系數(shù)1.2）F=373.5÷5×1.2=89.64kN。

拉應(yīng)力σ=111.51MPa<[f]=830MPa，精軋螺紋鋼安全系數(shù)[f]/σ=7.44>2。

牛腿下部短工字鋼梁計算最大剪應(yīng)力τ=78.6MPa<[fv]=125MPa，最大彎曲應(yīng)力：

σ=199.21MPa<[f]=215MPa。

下部節(jié)點4根對拉精軋螺紋鋼最大拉力（考慮精軋螺紋鋼受力不均勻系數(shù)1.2）

F=578.5÷4×1.2=173.55kN

拉應(yīng)力σ=215.9MPa<[f]=830MPa，精軋螺紋鋼安全系數(shù)[f]/σ=3.84>2。

3.4.2 托架應(yīng)力、應(yīng)變

牛腿托架最大彎曲應(yīng)力f=202.4MPa<[f]=215MPa

最大剪應(yīng)力τ=74.05MPa<[fv]=125MPa

最大變形3.04mm

3.5 結(jié)論

通過對0#塊托架的模擬分析，牛腿托架各部分應(yīng)力、應(yīng)變等各項指標均符合要求，檢算結(jié)果通過。

4? 托架的安裝

4.1 預(yù)埋盒安裝

墩身施工過程中，采用全站儀精確控制墩身施工標高，當墩身施工至預(yù)埋盒位置后，精確定位預(yù)埋盒平面位置及高程，預(yù)埋盒埋入混凝土部分采用16mm螺紋“#”字形骨架按照5cm間距加密鋼筋，并與墩身主筋焊接牢固，確保預(yù)埋盒在混凝土澆筑時位置不發(fā)生偏移。

4.2 托架牛腿安裝

墩身施工完成后，將托架牛腿下部支點處雙拼I32短梁穿入預(yù)埋盒內(nèi)，并穿入4根JL32精軋螺紋鋼拉緊，托架牛腿在場地內(nèi)組裝完成后采用塔吊配合吊裝就位，托架牛腿底部支立于短梁上，上部采用點焊與預(yù)埋件臨時連接，并采用手拉葫蘆固定，當兩側(cè)相對應(yīng)單片牛腿臨時固定牢固后，穿入5根對拉精軋螺紋鋼拉緊，并采用扭矩扳手逐一對5個螺帽進行緊固，確保拉力均勻一致。牛腿托架安裝完畢后，按照設(shè)計方案，擺放好縱、橫梁，調(diào)整模板標高。

5? 托架預(yù)壓及拆除

5.1 托架預(yù)壓目的

托架預(yù)壓的目的主要為消除各桿件之間由于連接空隙及其他因素引起的非彈性變形，并通過預(yù)壓完成后的標高、卸載后的標高，計算出支架的彈性變形值，同時檢驗托架的整體安全性能。

5.2 預(yù)壓方案

由于本項目為一橋隧綜合項目，0#塊預(yù)壓采用標段內(nèi)已完成的隧道水溝蓋板堆載預(yù)壓。①采用該預(yù)壓方案可精確模擬實際的荷載分布情況，切實做到荷載布置準確。②預(yù)壓材料采用已完成的隧道水溝蓋板，取材方便。③采用本預(yù)壓方案，可避免千斤頂反拉預(yù)壓，不能對模板系統(tǒng)整體預(yù)壓的劣勢，且能避免采用千斤頂反拉必須在牛腿與橫梁支撐點處加載，需要千斤頂數(shù)量較大的缺點。

5.3 托架拆除

0#塊施工完成后，首先卸載牛腿頂部砂箱，整體落模，通過箱梁底板預(yù)留的掛籃底模后錨固預(yù)埋孔，采用卷揚機與塔吊配合依次拆除底模桁架、底模橫梁及牛腿托架，最后采用塔吊配合抽出對拉精軋螺紋鋼，并對預(yù)埋錨盒位置進行封堵。

6? 結(jié)束語

本托架設(shè)計時，總結(jié)以往托架施工時的經(jīng)驗，托架設(shè)計為可拆卸的銷軸連接形式，連接可靠、簡便，托架與墩身之間連接為簡便的支撐系統(tǒng)，受力簡單明確，且托架本身選用型鋼截面較小，后續(xù)周轉(zhuǎn)使用可根據(jù)0#塊截面形式，適當增加、減少牛腿數(shù)量，以達到后續(xù)周轉(zhuǎn)使用的目的。通過本項目的成功使用，對后續(xù)同類型橋梁托架的設(shè)計具有一定的參考價值。

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