高墩連續(xù)梁0#塊新型托架設(shè)計及運用

王奎

（中鐵十七局集團第二工程有限公司，西安710115）

1 工程概況

新建準格爾至鄂爾多斯鐵路昆獨龍川特大橋位于40m+64m+40m 連續(xù)梁跨鄂爾多斯市東勝區(qū)物流園區(qū)，連續(xù)梁主墩墩高分別為39m 和37.5m，該梁為變截面預應力連續(xù)箱梁。

箱梁采用單箱室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬11.7m，底寬6.4m。中支點處梁高5m，直線現(xiàn)澆段梁高均為3m。

2 0#塊托架設(shè)計

本連續(xù)梁橫跨鄂爾多斯市東勝區(qū)物流園區(qū)道路，墩柱均為高墩，從經(jīng)濟、安全角度考慮，連續(xù)梁0#塊不宜采用常規(guī)的落地式支架方案進行施工。為保證施工安全，根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)查情況，采用含三角桁架的型鋼托架支撐，作為0#塊梁段的施工平臺。托架主要由三角桁架（包括三角桁架上桁水平拉桿、斜撐、托架墩身鉸接預埋件等）、橫向分配梁等組成，具有體積小、用材省、傳力路徑明確等特點。

3 0#塊托架支撐體系的構(gòu)成

3.1 三角托架

三角托架由水平拉桿與斜桿組成，墩身每側(cè)布設(shè)三肢，間距3.1m。平桿端采用精軋螺紋鋼預拉頂緊在墩身預埋鋼板上，形成鉸接結(jié)構(gòu)。下端坐在墩身預埋的型鋼挑梁上。鉸接結(jié)構(gòu)，桿件之間采用鋼板焊接。每肢的水平桿為雙槽[25a、內(nèi)外斜桿均為雙槽[20a，均背靠背布置，間距20mm。外斜桿采用單槽16a 形成桁架以加強托架壓桿的面外穩(wěn)定性。托架上部的分配梁為I25a 工字鋼,按60cm 間距布設(shè)。托架根部坐落的挑梁由2 根I36a 工字鋼組成，埋深100cm。

3.2 I25a 工字鋼分配梁

托架頂部橫向布置4 根I25a 工字鋼作為分配主梁，間距為600mm。

4 托架及分配梁受力驗算

荷載由恒載和活載構(gòu)成，其中荷載包括梁體、梁體鋼模板、分配主次梁及三角托架的自重，恒載系數(shù)1.2；活載包括人員、施工機具、混凝土澆筑時的荷載，活載系數(shù)1.4。檢算擬采用Midas civil 2006 分別對分配主梁、三角托架建模驗算。

4.1 分配梁

采用Midas civil 仿真計算，結(jié)果如下。

4.1.1 分配梁支反力

工況一：澆筑完成底板腹板和頂板時，中托架對分配梁的最大支反力為115.9kN；工況二：箱梁澆筑全部完成，邊托架對分配梁的最大支反力為120.3kN。

4.1.2 分配梁應力

工況一中，分配梁應力最大為94.4Pa，工況二中最大應力為77.7MPa；在放大1.3 后的應力允許值180MPa 內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全。

4.1.3 分配梁變形

工況一中，分配梁跨中變形最大，變形值為2mm，小于規(guī)范要求3100/400=7.75mm；工況二支行分配梁在端部下?lián)献畲蟆Ｏ聯(lián)现禐?mm，在允許值=2900/200=14.5mm 內(nèi)，結(jié)構(gòu)安全。

4.2 托架

4.2.1 托架最大支反力

邊托架為上端水平拉力301.9kN，下端水平壓力301.9kN、豎向壓力590.8kN。中托架上端水平拉力247kN，下端水平壓力247kN、豎向壓力465.9kN。

4.2.2 托架桿件最大應力

邊托架：平桿為拉桿，最大組合應力100.6MPa，遠小于允許值140MPa。考慮到預拉時千斤頂?shù)臄[放空間，桿件不再調(diào)小。斜桿為壓桿，內(nèi)斜桿最大應力82.6MPa、外斜桿最大應力79.5MPa，壓桿穩(wěn)定計算需要按照長細比進行折減。單槽[25a截面特性為：截面面積A=349 170mm2；中和軸距離z0=20.7mm；慣性矩Ix=33 700 000mm4；慣性矩Iy=1 280 000mm4；回轉(zhuǎn)半徑ix=98.2mm；回轉(zhuǎn)半徑iy=22.4mm。

外斜桿面內(nèi)計算長度為257.4cm，長細比為姿=2574/98.2=26.2，屬于短壓桿，查表b 類折減系數(shù)0.95，換算應力為83.7MPa。面外計算長度為259.4cm，換算回轉(zhuǎn)半徑為iy=2伊22.4+30.7=75.1mm，長細比為姿=2574/75.1=34.3，屬于短壓桿，查表b 類折減系數(shù)0.918，換算應力為79.5/0.918=87.1MPa。

內(nèi)斜桿面內(nèi)計算長度為198.4cm，長細比姿=1984/98.2=20.2，屬于短壓桿，查表b 類折減系數(shù)0.967，換算應82.6/0.967=85.4MPa，面外計算長度為198.4cm，換算回轉(zhuǎn)半徑為iy=2伊22.4+30.7=75.1mm，長細比為姿=1984/75.1=26.4 屬于短壓桿，查表b 類折減系數(shù)為0.946，換算應力為82.6/0.946=87.3MPa。因此，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性安全。

4.2.3 托架桿件最大變形

邊托架跨中1.5mm約1380/400=3.5mm，懸臂2.0mm 小800/200=4mm，均滿足規(guī)范要求。中托架跨中0.9mm約990/400=2.5mm，懸臂1.8mm 小于800/200=4mm，均滿足規(guī)范要求

4.3 托架根部挑梁計算

托架根部豎向力最大為590.8kN，考慮偏載系數(shù)1.2，挑梁采用雙工36a，作用點伸出墩身混凝土22cm，考慮安裝偏差按25cm 計算，結(jié)果為挑梁最大剪應力113.2MPa 超標，變形為0.156mm，通過對工字鋼腹板兩側(cè)通長貼焊10mm 鋼板，剪應力改善為41.74MPa，結(jié)構(gòu)安全。

5 三角托架的制作與安裝

5.1 托架制作

三角托架各部分桿件主要是各種型號的型鋼或型鋼與鋼板的組合焊件，焊縫質(zhì)量必須要有保證。橋墩施工至預埋件位置前，要適當調(diào)整主筋位置，以免預埋件時切斷主筋。預埋鋼板及型鋼位置處鋼筋要局部加強。預埋件在現(xiàn)場鋼筋棚加工完成，為確保預埋鋼板位置的準確，鋼板定位在主筋和模板上。預埋件安裝標高誤差鋼板控制在0～+5mm，工字鋼控制在-5～0mm[1]。

5.2 托架預埋與搭設(shè)安裝

托架預埋與搭設(shè)安裝包括：（1）預埋。在施工至薄壁空心高墩的上實體段時，分別依據(jù)設(shè)計位置預埋預埋鋼板、型鋼和精軋螺紋鋼筋，在埋設(shè)過程中確保位置準確，保證預埋件豎向處于同一軸線，便于后續(xù)托架的安裝。（2）制作托架。托架由專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)公司加工制作，每肢托架焊接成型。（3）安裝托架。待墩柱封頂轉(zhuǎn)入連續(xù)梁0#塊施工后，進行托架安裝，托架安裝采用單肢整體吊裝，安裝時需兩側(cè)對稱安裝。兩側(cè)托架水平拉桿與墩身通過精軋螺紋鋼筋連接，斜桿坐于墩身預埋挑梁上。待托架安裝就位后，進行精軋螺紋鋼筋預應力張拉。（4）安裝分配梁。將分配梁按要求間距安裝于水平拉桿上，同時設(shè)置U 形卡卡住，對分配梁水平位移進行限位。

5.3 托架預壓

托架安裝完畢，在0#塊施工時，首先對托架進行預壓，將兩側(cè)托架加載至1.2 倍設(shè)計荷載，測量其彈塑性形變，實際檢驗其安全可靠性。

6 結(jié)語

此托架的設(shè)計使用與以往施工中所用托架相比，顯得簡易便捷，安裝和拆除簡單，尤其是在高墩托架，利用精軋螺紋鋼筋進行水平拉桿與墩身的連接，減小了安裝時高空作業(yè)的繁雜程度，對整個0#塊施工的進度及安全程度有明顯提高，成本投入也有所減小，為今后的托架施工積累了寶貴經(jīng)驗。