連續剛構橋裝配式型鋼托架施工技術研究

賀杰軍

某大橋主橋為(35+60+35) m預應力混凝土連續剛構箱梁橋，跨越國道與山區河流，0#塊（包括邊跨現澆段）采用裝配式型鋼托架現澆，其余節段采用菱形掛籃對稱懸臂澆注。采用裝配式型鋼托架減少了交通安全風險，加快了施工進度，降低了施工成本；通過Midas有限元計算軟件對型鋼托架結構進行計算，其強度、剛度和穩定性均滿足設計要求，成橋后監測結果表明橋梁內力和線形均與設計狀態吻合。

一、工程概況

某山區高速公路大橋主橋為(35+60+35) m三跨預應力混凝土連續剛構箱梁橋，左右幅分離布置，單幅橋寬12.5m，采用單箱單室斷面，箱梁底寬6.5m，箱梁高度由根部的3.7m呈2次拋物線漸變至跨中的2.0m；箱梁0#塊長10m，兩側懸澆段等分為6個節段，每段長4.0m，懸澆節段最大控制重量1109 kN(1#塊)；邊跨現澆段長度為4.0m，在過渡墩墩身外懸挑3.2m；邊跨與中跨的合攏段長度均為2.0m，大橋主墩采用矩形墩，過渡墩采用柱式墩。大橋橋址地形起伏大，地質條件復雜，上跨國道和山區河流，國道交通量較大。為最大限度降低大橋施工對國道交通的影響，減少交通安全風險，加快施工進度，降低施工成本，連續剛構橋上部結構0#塊（包括邊跨現澆段）施工采用裝配式型鋼托架施工技術。

二、總體施工概述

連續剛構橋上部結構0#塊（包括邊跨現澆段）采用裝配式型鋼托架施工，其余節段采用掛籃懸臂澆筑。主墩施工完成后，搭設0#塊托架，利用千斤頂反壓進行0#塊托架預壓，對稱、分層澆筑0#塊混凝土。待混凝土達到設計強度的90%且齡期不小于7 d后，張拉頂板鋼束并錨固壓漿。0#塊施工完成后，進行墩梁臨時固結，在0#塊梁段上拼裝掛籃并預壓，調整模板標高，安裝1#塊鋼筋及預應力管道和內模系統，澆筑混凝土,待混凝土達到強度和齡期要求后,安裝預應力鋼束并張拉、錨固和壓漿。掛籃前移就位,重復上述工序，完成2～6#梁段懸澆施工。在懸臂澆筑6#梁段時同步進行邊跨現澆段施工，在過渡墩上安裝托架并預壓，在托架上立模、綁扎鋼筋、安裝預應力管道，澆筑混凝土并養生。最后一個懸澆段澆筑并張拉完成后，掛籃前移至合攏段，拆除主桁架，利用其底籃、外側模進行合攏段施工，按照先邊跨后中跨的順序完成全橋合龍。

三、0#塊（包括邊跨現澆段）裝配式型鋼托架設計

1.結構設計

在主墩墩身施工時預埋錨固件,沿橫橋向設置4榀托架，托架分為兩組，布置于箱梁兩側腹板附近，托架橫桿采用2[28a（上下貼10mm鋼板）型鋼，斜桿采用2[28a，銷軸采用?70直徑45#鋼，托架順橋向兩邊側長度均為3.75m，中間段長度為2.5m，在托架上沿順橋向布置2道12.5m長的雙拼I45a橫梁，托架與橫梁間設置脫模墊塊，橫梁上沿橫橋向布置I16a組成的排架。各縱、橫向分配梁與三角撐縱梁之間點焊連接，防止出現滑移。

2.結構計算

（1）荷載取值參數：

①混凝土比重取26kN/m3；

②風荷載：

⑤計算模板支架構件承載力時的荷載設計值，取其標準值乘以荷載的分項系數，分項系數應符合下列規定：

1）永久荷載的分項系數，取1.3，計算結構抗傾覆穩定且對結構有利時，取0.9。

2）可變荷載的分項系數，取1.5。

3）計算模板支架及腳手架構件變形（撓度）時的荷載設計值，取其標準值乘以荷載的分項系數，各類荷載分項系數均取1.0。

（2）建立模型

采用MIDAS CIVIL2015建立模型，三角托架預埋件牛腿處采用鉸接，分配梁中間采用鉸接進行連接，即上層分配梁不傳遞彎矩至下層分配梁。

（3）計算結論

①托架結構強度、剛度及穩定性滿足受力要求。

②在混凝土澆筑前按照設計荷載的1.1倍系數進行預壓。

③托架構件焊縫、構件與預埋件之間的焊縫均應保證焊縫質量，確保安全。

四、托架安裝

1.剪力鍵預埋盒安裝

根據圖紙尺寸，在墩身施工至托架支點位置預埋剪力鍵預埋盒，并在預埋盒底對墩身混凝土進行加強，預埋盒預埋時要平整，定位準確。

2.托架安裝

（1）利用托架安裝平臺配合汽車吊將托架剪力鍵安裝在預埋盒內，并通過JZ32精軋螺紋鋼進行對拉錨固。

（2）在場地內將托架桿件拼裝成整體骨架片，各桿件通過銷軸進行連接；然后利用吊車將骨架片整體吊裝至設計位置，并通過螺栓錨固在剪力鍵上。

（3）所有托架骨架片安裝錨固就位后，利用連接螺栓將平聯安裝在骨架片上，使所有骨架片形成整體。

（4）安裝分配梁時，采用吊車將型鋼按照先中間后兩邊的順序吊裝到位。型鋼吊裝時必須設置兩個起吊點，并且等距離分布，保持吊裝過程中型鋼平衡。

（5）橫向分配梁鋪設完畢后，在其上部安裝排架、翼緣板承重梁與施工平臺及通道。

（6）排架安裝時，可采取臨時固定措施，將幾榀排架通過橫向連接拼成一組，然后分組進行安裝，并在安裝完成后通過槽鋼將所有排架進行橫向連接。

（7）在排架上鋪設人工操作平臺及臨邊防護護欄。

五、托架預壓

1.預壓目的

預壓目的是為了驗證設計參數和承載能力，確保托架的使用安全，消除托架各構件間的非彈性變形,測出其彈性變形值,為0#塊箱梁施工高程控制提供基礎依據。

2.預壓方式

在墩頂設置貝雷梁反力橫梁，利用臨時錨固在墩頂的φ32mm精軋鋼筋，在反力橫梁與底模間安裝千斤頂，用千斤頂施加荷載模擬混凝土澆筑荷載。

3.加載方式

加載按照最大荷載的1.1倍，兩端對稱均勻的原則進行，模擬混凝土的分布情況及澆筑順序用千斤頂加載。

預壓采用分級加載方式進行，分級加載按總重的40%、80%、100%、110%系數考慮。加載時專人清點、記錄、觀測沉降。

4.測點布置

測量基準點設置在主墩外側，托架上共設16個觀測點。

5.預壓觀測

每級荷載持續時間不少于2小時，進行觀測并記錄相關數據。加載完成及完全卸載后持荷半小時、6小時、12小時、18小時、24小時，各個觀測點記錄相關數據。

6.托架標高調整

在混凝土澆筑前，要對托架的標高進行調整，確保澆筑后梁體標高和設計要求一致。底模前端標高：為設計標高+設計預抬值（含墩柱總的彈性壓縮值、預應力張拉對梁體擾度影響值）+托架彈性變形值（托架彈性變形值+牛腿及托架彈性變形值+橫梁、縱梁彈性變形值+底模平臺彈性變形值）。

六、托架施工精度控制效果分析

采用裝配式型鋼托架施工0#塊（含邊跨現澆段），在托架預壓、施工監測和施工精度控制方面優勢明顯，各項實測數據均小于理論計算值，具體數據統計如表1：

表1 托架施工變形值對比表

七、結語

該橋通過施工監測和施工精度控制,最終實現箱梁在合龍時各項施工參數均滿足要求，合龍后的橋梁內力和線形均與設計狀態吻合。該橋的成功實施有如下幾點值得在同類型橋梁施工中借鑒和推廣：

（1）采用裝配式型鋼托架施工0#塊（包括邊跨現澆段）技術成功實現了山區剛構橋上部結構無落地支架施工，避免了臨時落地支架結構地基處理、支架搭設、交通導行等施工工序，加快了施工進度，降低了施工風險。

（2）利用裝配式型鋼托架施工0#塊（包括邊跨現澆段）工藝簡單，安全可靠，與常規的型鋼托架相比，在安全性、經濟性、進度控制、文明施工與質量保障等方面優勢明顯。

（3）預壓試驗成功采用了反力架千斤頂加載法，加載過程簡單快捷，施工人力物力投入降低，預壓數據準確可靠,明顯優于傳統的水箱或砂袋加載預壓法。