馬王黔江特大橋0#段托架設計與施工

何國東

中鐵科學研究院有限公司

馬王黔江特大橋0#段托架設計與施工

何國東

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以馬王黔江特大橋為背景，介紹了高墩、大跨連續剛構0#段托架的設計、施工，對類似橋梁施工有一定的參考價值。

連續剛構；0#段；托架；設計；施工

1 工程概況

柳州至武宣公路工程馬王黔江特大橋全長1410.4m，主橋采用91.2m+2×160m+91.2m連續剛構，橋梁分左右幅，單幅橋面寬15m，主墩下部采用雙肢薄壁橋墩，群樁基礎；0#段為單箱單室斷面，其中箱梁底寬8m，箱梁頂寬15m，最高處梁高9.6m，兩側翼緣板寬3.5m，箱梁頂面距離承臺最高達51.6m；0#段總長14m，其中雙肢薄壁墩之間4.4m，墩兩側外伸3m；0#段采用C60砼，砼方量為579.4m3。

2 方案選擇

目前,連續剛構0#段施工主要有落地式支架和懸臂式托架兩種方案。由于此橋幾個主墩均位于黔江主河道中，汛期水位高、流速及流量大，而且梁底距離承臺最高達42m，采用落地式支架方案會面臨施工困難、汛期安全風險大、不經濟等不利因素。懸臂式托架通過預埋在墩身中的型鋼構件，上鋪橫、縱分配梁及模板組成受力結構，施工簡便，受力明確，不受汛期洪水制約，經濟效益優勢明顯，故此橋采用懸臂式托架進行主墩0#段施工。

3 托架設計

主橋連續剛構0#段采用托架現澆混凝土法施工，托架采用在墩身內預埋鋼板及縱向Ⅰ63a工字鋼牛腿，在牛腿上橫向鋪設I40a工字鋼橫梁(底板倒角處為2I40a工字鋼橫梁)，其上順橋向布設I28a工字鋼作為縱梁，然后在I28a工字鋼上安裝底模。I28a和I40a工字鋼之間焊接[]10槽鋼鋼盒作為卸架。縱向Ⅰ63a工字鋼下焊接I40a工字鋼斜撐。托架平臺四周設置欄桿并預留足夠的空間設置施工作業平臺。

圖10 #段托架布置圖

4 托架檢算

4.1 計算荷載

0#段鋼筋混凝土容重26KN/m3，鋼模板及箱室內支架自重5KN/m2，施工人員及設備2.5KN/m2，傾倒混凝土產生的荷載2KN/m2，震搗混凝土產生的荷載2KN/m2。

4.2 力學檢算

根據托架實際受力情況，利用MIDAS Civil建立結構分析模型。模型中所有單元均采用梁單元，其中I63a工字鋼縱梁與墩身交接處采用剛接，I40a工字鋼斜撐與縱梁及鋼板的焊接位置采用剛接，I40a工字鋼橫梁、I63a工字鋼縱梁之間的連接采用彈性連接中的剛性連接。施工方案中0#段混凝土分2次澆筑，但在托架力學檢算中按一次澆筑進行荷載加載。(見圖2、圖3所示)

表1 托架強度計算結果

通過計算，各類桿件的最大應力均小于容許應力188.5MPa，滿足強度要求。

5 托架安裝

(1)預埋型鋼、鋼板及錨固鋼筋嚴格按設計尺寸下料，墩身施工到設計預埋位置時精確預埋。

(2)在墩身施工到預埋鋼板、I63a工字鋼設計標高時，利用塔吊和墩身模板上的工作平臺安裝鋼板和型鋼。

(3)預埋鋼板與墩身模板之間安裝2cm厚的硬質泡膜板，拆模后形成凹槽，便于拆除托架時切割和修補墩身表面。

(4)預埋型鋼下鋪設3層鋼筋網片，防止預埋的I63a工字鋼壓壞墩身砼。

(5)托架預壓前必須對所有焊縫進行探傷檢查，確保焊接質量。

6 托架預壓

6.1 預壓裝置

施工承臺時在設計位置預埋20根長度為4m的φ32的精軋螺紋鋼，待0#段托架施工完畢后，在托架頂部I40a橫向工字鋼和承臺φ32精軋螺紋鋼上安裝I28a工字鋼分配梁，然后用7φs15.2鋼絞線連接上下分配梁。

圖2 薄壁雙肢墩外側托架應力圖

圖3 薄壁雙肢墩內側托架應力圖

圖4 預壓裝置布置圖

圖5 預壓裝置細部構造圖（正面、側面）

6.2 預壓

預壓時采用10臺200噸千斤頂，千斤頂及張拉作業人員在托架上操作，分別按0#段自重的10%、80%、100%、120%四種工況進行張拉作業。

6.3 觀測

根據計算中的最不利荷載布置觀測點。加載過程中，荷載達到10%、80%、100%、120%時各觀測一次，加載完成后的第一天按每4小時觀測一次，第二天按每12小時觀測一次，其它時間每24小時觀測一次。根據觀測結果，托架變形穩定后開始卸載。

6.4 預壓要求

(1)在整個托架全面檢查驗收合格后方能進行加載工作。(2)加載應對稱進行，嚴禁非平衡加載。

(3)各階段的預壓荷載須由專業技術人員仔細計算，加載時安排專人記錄。

(4)預壓加載過程中，要在預壓負責人及專業技術人員的統一組織和指揮下進行各項工作。

(5)卸載應對稱緩慢進行，防止單邊操作使托架橫斷面受力不均。

(6)托架卸載后，根據加載后托架變形量，設置底模預拱度，調整底模標高。

7 結束語

連續剛構由于設計方法成熟、造價相對較低，其廣泛應用于高速公路和市政工程。0#段施工為連續剛構橋梁施工的重難點，采用懸臂托架作為0#段施工支架，具有不受墩高、洪水等因素制約的特點，可供同類型橋梁0#段施工進行參考。

[1]周水興.路橋施工計算手冊.人民交通出版社.

[2]江正榮.建筑施工計算手冊.中國建筑工業出版社.