高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥0号块托架法施工
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0.9~1.5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：⑴悬浇段箱梁砼施工考虑1.05的超载系数；⑵模板重量按：2.0kN/m2；⑶其他施工荷载取：2.5kN/m2；⑷倾倒混凝土及振捣混凝土：4.0kN/m2；⑸混凝土浇注时动力系数：1.2；⑹支架自重由Midas Civil程序自动计入；⑺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。
①计算荷载：
计算荷载示意图
=????+?=
1 1.2(9.140.3 1.0527.38.50.3)97.4/
q kN m
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2HN600×200 148.6
188.5
中纵梁2HN600×200 162.8
横向分配梁工40b、2工40b 133.9
端纵梁（分配梁）工20b 51.8
边纵梁工20b、2工20b 182.6
短横梁工20b 56.8
端纵梁（牛腿）HN600×200 135.3
牛腿斜撑[]22b 60.7
牛腿支点处最大支反力F=1686KN
2.3 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
⑴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:V 1686kN =
牛腿盖板规格为400×350×30mm，盖板下钢板规格为850×550×50 mm 。
截面特性30.005x S m =，40.0022x I m =,0.05d m = 剪应力[]36
16860.0051010=76.6=850.00220.05x x VS MPa MPa I d ττ-???==
⑵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:V 716.5kN =
牛腿盖板规格为400×350×30mm，底下钢板规格为850×400×30 mm 。
牛腿截面特性30.0022x S m =，40.00069x I m =,0.03d m = 剪应力[]36
716.50.00221010=76.1=850.000690.03x x VS MPa MPa I d ττ-???==
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Φ32mm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