高墩連續梁0號塊施工關鍵技術

田繼源 TIAN Ji-yuan

（中鐵二十四局集團江蘇工程有限公司，南京 210042）

（China Railway 24th Bureau Group Jiangsu Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210042，China）

高墩連續梁0號塊施工關鍵技術

田繼源 TIAN Ji-yuan

（中鐵二十四局集團江蘇工程有限公司，南京 210042）

（China Railway 24th Bureau Group Jiangsu Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210042，China）

京滬高速鐵路南京南站樞紐仙西聯絡線秦淮河特大橋2聯（48+80+48）m連續梁分別跨京滬高速鐵路和寧杭高速公路。連續梁主墩柱高31.5m，其施工難度大、工期緊，是聯絡線重點工程。本文系統介紹高墩連續梁0號塊鋼牛腿托架結構體系設計、支架結構驗算、鋼牛腿安裝以及混凝土澆筑注意事項，可為同類橋梁結構提供有益的參考。

高墩；連續梁；0號塊；牛腿托架

1 工程概況

仙西聯絡線是京滬高速鐵路南京南站樞紐的獨立聯絡線。仙西聯絡線秦淮河特大橋全長6.7km，跨京滬高速鐵路和寧杭高速公路處采用（48+80+48）m連續梁，該兩處連續梁施工環境復雜、施工難度大、工期長，為聯絡線控制工程。

（48+80+48）m連續梁采用單箱單室結構，頂寬11.4m，底寬6.4m，翼緣板寬2.5m。設計采用掛籃懸臂澆筑施工。墩頂0號塊長8m，中支處梁高6.4m，腹板厚1.00m，頂板厚0.78m。連續梁主墩柱采用圓端型橋墩，主墩頂部寬度為4.2m，坡率為1:26，墩柱高31.5m。

2 方案確定

2.1 落地支架 主墩0號塊一般采用落地支架施工，本橋承臺尺寸較大，具備在承臺上搭設落地支架的條件。落地支架可采用每側布置1排?609鋼管立柱，立柱間采用 [32a槽鋼焊接。鋼管立柱橫向間距4.7m，縱向間距7.4m。鋼管立柱和承臺上預埋鋼板焊接，頂部設置鋼板，橫橋向布置I40a工字鋼橫梁，縱向再布置I32a分配梁后搭設0號塊支架平臺。詳見圖1。

2.2 鋼牛腿托架 鋼牛腿托架在墩柱混凝土澆筑時預留鋼板，待墩柱完成后焊接牛腿托架并施工0號塊。橫橋向每側布置3個H400×400×12×20型鋼牛腿托架。牛腿托架下設置H200型鋼斜撐。牛腿托架上橫橋向布置兩排2I32a工字鋼橫梁。

墩柱側面設置2個牛腿托架，托架主梁采用H200×200×6×8型鋼。側托架下設置雙[20a斜撐。

2.3 綜合比較

2.3.1 工期比較 落地支架方案需在主墩混凝土澆筑完后拆除施工腳手架（需5d），然后再安裝鋼管立柱。單個0號塊支架支撐體系施工時間約10d。而牛腿托架方案在主墩模板拆除后可直接利用墩柱施工腳手架焊接牛腿托架，單個0號塊施工周期約5d。從工期上比較：牛腿托架方案比落地支架方案節省10d。

圖1 落地支架方案（單位cm）

2.3.2 經濟比選 落地支架和鋼牛腿托架兩個方案支撐平臺上型鋼、方木、模板基本一致，落地支架在承臺上預留鋼板和牛腿托架在墩柱中預埋鋼板基本相當，兩方案經濟分析比較如表1。

表1 0號塊支架方案經濟對比表

由表1可以得出：每個0號塊采用鋼牛腿托架方案比落地支架方案節省136475元，全橋可節省54.6萬元。

2.3.3 結論 高墩連續梁0號塊采用鋼牛腿托架施工不僅工藝簡單、工期短、安全質量可控，還節約施工成本，是首選方案。

3 鋼牛腿托架方案設計

主墩柱正面設置3個H400型鋼牛腿托架，間距3.2m，牛腿托架長度3.0m。托架下方采用200H型鋼斜撐。牛腿托架上方布置兩排2I32a工字鋼橫梁，縱向間距1.2m。牛腿托架、斜支撐和墩柱預埋鋼板采用角焊縫焊接牢固。墩柱預埋鋼板為600×600mm，厚20mm，預埋鋼板上焊接16根Φ20螺紋鋼錨固在墩柱混凝土內。

主墩柱側面設置2個200H型鋼牛腿托架，間距2.0m，牛腿托架長度2.2m。牛托架下方采用雙[20a槽鋼斜撐，其焊接方式和正面牛腿托架一致。側面牛腿上部縱橋向布置4根I20a工字鋼，用于支立側模板系統。（圖2）

3.1 荷載計算

3.1.1 混凝土荷載 0號塊截面高度自中支墩處向跨中逐漸變小，為計算方便，縱向取最大截面面積計算。箱梁橫向劃分為ABC三個區域，倒角處采用等效均布荷載代替梯形荷載。詳見圖3。

3.1.2 其他荷載

①模板荷載：0號塊底板采用木模板，側模板采用整體鋼模，內模板采用木模板。根據施工經驗鋼模板均布荷載取3kN/m2，木模板取2kN/m2。

②施工荷載：施工人員和堆放料、具及行走運輸或堆放荷載q3=3kN/m2計算。

③混凝土澆注振搗荷載：混凝土振搗對水平板荷載按q4=3kN/m2。

3.1.3 荷載組合 根據模板支架安全計算規程和建筑結構荷載規范，q=γG∑qGK+γQ∑qQK。縱向長度取1米時各區域荷載組合值和標準值計算如表2。

圖2 鋼牛腿托架結構圖（單位：cm）

圖3 箱梁橫截面圖（單位：cm）

表2 0號塊各塊橫向荷載計算表

3.2 底板縱梁I20a工字鋼強度及剛度驗算底板縱梁20a工字鋼有三個支點，間距1.2m，為2跨連續梁模型。箱梁橫向ABC三個區域內分別布置4、3、6根I20a工字鋼，工字鋼強度、剛度驗算見表3。

表3 縱向工字鋼強度和剛度驗算表

縱向工字鋼應力σ

縱向工字鋼擾度f<[f]=l0/300＝3mm，剛度滿足規范要求。

3.3 托架上橫向I32a工字鋼梁強度驗算

3.3.1 結構荷載 正面牛腿托架上橫向I32a工字鋼長12m，為兩跨連續梁結構。橫向分配梁承受梁體縱向1.2m長度荷載，根據3.3.1荷載計算結果，ABC域橫向荷載分別為28.1kN/m、294.1kN/m、85.4kN/m。

3.3.2 結構模型和內力計算 I32a工字鋼橫梁強度計算結構模型如圖4。采用結構力學求解器計算得結構內力圖如圖5。

圖4 橫梁結構計算模型（單位：cm）

圖5 橫梁內力圖

3.3.3 橫梁強度驗算 查橫向I32a分配梁內力圖。

計算出雙片工字鋼最大正應力和剪應力分別為74N/mm2和49N/mm2，滿足規范要求。

采用標準荷載驗算剛度略。

3.4 鋼牛腿托架強度驗算

3.4.1 牛腿受力結構分析 牛腿托架H400型鋼和預埋鋼板采用角焊縫焊接，簡化為剛接模型。H200型鋼斜撐兩端簡化為鉸接。托架計算模型見圖6。

3.4.2 牛腿內力計算 據3.3.2荷載計算結果，P1=MAX｛373，376｝=376kN，P2=P1/2=188kN。

采用同濟大學結構力學解得鋼牛腿內力為圖7。

圖6 托架結構模型（單位cm）

圖7 牛腿內力結構圖

3.4.3 H型鋼縱梁和預埋鋼板焊縫強度檢算 由牛腿內力圖知A節點焊縫承受彎矩、軸力和剪力。其中MA=250kN.m，NA=213kN，QA=351kN，A節點焊縫截面計算圖見圖8。

圖8 焊縫截面計算圖（單位：mm）

①設剪力V全部由腹板焊縫承擔，焊縫剪應力：τV=V/AW=74N/mm2。

②焊縫在軸力和彎矩作用下，正應力為：σmax=N/（Lwhe）+M/W=19N/mm2。

3.4.4 H400型鋼強度驗算 H400型鋼在節點處彎矩和軸力最大，其彎矩MA=250kN.m，軸力NA=213kN，正截面應力為：

400H型鋼強度滿足規范要求。

4 施工關鍵技術

4.1 預埋件安裝 鋼牛腿預埋鋼板安裝位置要準確定位，防止出現偏差影響焊接質量。預埋鋼板上的錨固鋼筋必須嚴格按照設計圖紙和規范要求焊接，確保結構安全。墩柱混凝土澆筑過程中應對預埋鋼板采取穩固措施，防止振搗混凝土造成預埋件移位。

4.2 牛腿托架安裝 托架H400型鋼在工廠切割定型。兩側鋼牛腿托架處于墩柱圓弧段，應對型鋼進行切坡確保其和預埋鋼板密貼，兩者之間的空隙小于2mm。

角焊縫焊條采用E43系列焊條，焊工必須持證上崗，焊縫質量為三級。工地焊縫外觀應均勻，焊縫表面不得有裂縫、焊瘤等缺陷，表面不得有氣孔、夾渣、電弧擦傷等缺陷。

牛腿托架焊接過程中采用控制焊接順序防止預埋鋼板變形。H型鋼先采用跳焊對構件定位，接著采用對稱、分段焊接，避免工件局部加熱集中。

牛腿托架正式焊接前需要對頂面標高進行復核，同一牛腿托架高差不得3mm。為增加牛腿托架的橫向穩定性，工字鋼橫梁應和牛腿托架焊接牢固。

4.3 支架預壓 高墩0號塊支架搭設完及模板安裝完成后需按設計梁體重量的120%進行堆載預壓，預壓使牛腿托架預先完成非彈性變形，并對支架體系安全性進行檢查。預壓采用砂袋，牛腿托架預壓前設置2個變形觀測斷面，每個斷面設3個觀測點，分別布置在每個牛腿托架的中心。預壓前測量觀測點標高，每天由專人測量標高變化情況，每隔8小時測量一次，并做好詳細記錄。支架預壓一般在4天左右，直到連續2次沉降量為1～2mm視為穩定，才能卸載砂袋。卸載前后應測量觀測點變形，以此確定支架彈性變形，作為預拱度設計依據。

4.4 混凝土澆筑注意事項 混凝土澆注應遵循前后對稱、左右對稱的原則，單個牛腿不得偏載承載。

砼澆注過程中安排專人跟蹤檢查牛腿托架和型鋼穩固情況，確保砼澆注順利進行。同時，安排專職測量人員對牛腿托架下沉進行觀測并做好記錄。如遇特殊情況，要立刻加固處理。

5 總結

通過京滬高速鐵路南京南站樞秦淮河特大橋高墩連續梁0號塊施工方案的分析和研究認為：

①當連續梁0號塊主墩超過一定高度時（特別是30m以上），相對于傳統落地支架，采用鋼牛腿托架施工0號塊既節省施工成本，又能縮短施工工期。

②針對鐵路工程高橋墩的特點，最終設計的牛腿托架受力途經簡單，并方便操作。

③文中提出的高墩0號塊托架安裝、焊接以及混凝土澆筑技術措施，能確保工程的施工質量和安全。

通過本次工程實踐，采用鋼牛腿支架施工高墩連續梁0號塊成功解決了施工中的難題，該項施工技術對公司類似工程施工有一定的借鑒和推廣價值。另外，項目部按期完成了業主節點目標，得到了上海鐵路局的好評，為公司贏得了榮譽。

[1]GB50017-2003，鋼結構設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2003.

[2]GB 50009-2001，建筑結構荷載規范[S].

[3]TZ210-2005，鐵路混凝土工程技術指南[S].

[4]毛德培.鋼結構[M].北京:中國鐵道出社,2002.

Key Technology in Construction of High-pier Continuous Beam No.0 Blocks

XianXi rail line is a part of Nanjing South railway station railway hub of Beijing-Shanghai high-speed railway.There are 2(48+80+48)m continuous beams of QinHuai River Bridge on XianXi rail line separately across Beijing-Shanghai high-speed railway and Nanjing-Hangzhou Highway.The main pier column of continuous beam is 31.5m high,which is a difficult and tight-schedule construction,and is also a key project on the line.This article systematically describes No.0 blocks steel corbel brackets of high-pier configuration design,structure calculation,precautions of steel bracket installation and concreting,which can provide useful reference for similar bridge structures.

high-pier；continuous beams；No.0 blocks；corbel bracket

田繼源（1981-），男，湖南邵陽人，畢業于中南大學，研究方向為橋梁工程。

U445.4

A

1006-4311（2014）13-0092-04