高墩大跨連續剛構拱組合梁橋0#塊托架施工技術

林春

（山西高速集團朔神有限責任公司，山西 朔州 036000）

1 工程概況

赤泥泉1號大橋全長1066m，主橋為(124+248+124)m連續剛構拱組合梁橋。11#、12#墩T構為(124+248+124)m連續剛構拱組合結構梁的主墩。

圖1 赤泥泉1號大橋主橋上部結構立面圖

梁體為箱梁，其高度及截面隨線形變化，箱形截面為單箱雙室的直腹板形式，頂板、底板及腹板局部向箱梁內側加厚，均呈直線狀線性變化。箱梁的頂寬為14m，底寬為10.6m；在梁體的拱腳處，結構會局部加寬，加寬段的頂寬為15.6m，底寬為13.4m；主梁0#塊與墩柱的固結形式為剛性連接。拱肋為鋼管混凝土的結構形式。

主橋梁段共劃分為119個。0#長度為17m，0#塊中支點處梁高15.5m，頂寬14m～15.6m，底寬10.6m～13.4m，翼緣板懸臂1.1m～1.7m，懸臂端部厚20cm，腹板厚分別為120m～260cm，倒角處局部加厚至340cm，底板的厚度為120m～250cm，呈折線變化狀。中支點處設2cm深造型槽，底部由墩梁固結處9m長漸變至頂部17m長，形成倒Y型構造，梁寬設140×250cm倒角由標準段10.6m漸變至拱腳加寬段13.4m。0#塊C60混凝土共計2369.3m3（含拱腳）。

2 0#塊托架結構形式及各桿件規格型號

主橋墩頂三角托架結構上部用精軋鋼預拉在墩柱上，下部支撐在底部牛腿上。縱橋向兩側各設置6套三角托架，外側4個倒角各設1套三角托架。安裝時先用4束φ32mm精軋螺紋鋼對拉固定，再焊接托架與預埋件接觸部分，將下部支撐在底部牛腿上，底部牛腿通過兩束φ32mm精軋螺紋鋼對拉。墩柱施工時預埋托架牛腿，預埋位置與兩側托架上下錯開，安裝時用精軋螺紋鋼貫穿墩柱固定在內壁對拉。

三角架上布置縱向和橫向主梁支撐結構系統，縱向主梁上設置排架支撐腹板和頂、底板重量，橫橋向次梁分布側模板，支撐側模板和翼板重量，為方便卸載，主梁底部設置砂箱。托架結構具體布置如圖2所示。

圖2 0#塊托架立面圖

3 0#塊托架受力驗算

采用Midas civil有限元分析軟件進行計算，構件均采用梁單元模擬，分配梁與排架、排架與三角托架之間的連接為彈性連接。托架模型如圖3所示。

圖3 0#塊托架模型圖

圖4 三角托架組合應力圖

3.1 托架各桿件計算

對0#塊托架模型施加混凝土荷載及模板、施工荷載，計算結果如表1所示，縱向分配梁、排架、橫梁及三角托架等各構件應力均滿足要求。

表1 各構件應力計算結果

由圖5可以看出，三角托架的變形最大值為1.36mm，其所允許產生的最大變形值為L/400=6mm，三角托架的撓度滿足設計要求。

圖5 三角托架變形圖

3.2 托架預壓計算

赤泥泉1號大橋主跨連續梁0#塊托架預壓方式為利用千斤頂反壓加載。即通過頂升千斤頂，使其反力預壓縱向墊梁的方法預壓托架，縱向墊梁所受力等于反向預壓荷載產生的力。在變形較小的情況下托架結構把作用在其上面的0#塊均布荷載轉換為集中荷載，使在這兩種工況下所產生的變形效果接近一致，也就是讓它們的撓度曲線達到一致。通過液壓千斤頂在托架頂集中施力，并隨0#塊混凝土重量的增加逐級加載，使托架變形量最大，從而達到等效預壓的預壓目的。通過托架預壓使其產生沉降，托架結構的非彈性變形將會基本消除，托架的彈性變形可以通過調節千斤頂的張拉力得到較好控制。

3.2.1 反力架計算

在最大預壓荷載（120%預壓荷載）作用下反力架整體受力計算如圖6所示。

圖6 0#塊反力架預壓變形圖

由以上計算結果可知，最不利在最大預壓荷載作用下所受的最大組合應力值為218.11MPa小于345MPa，最大變形為18.42mm小于5000×2/400=25mm，應力及變形均滿足規范設計要求，結構安全。

4 0#塊托架施工

4.1 托架施工

托架全程采用塔吊吊裝。

（1）墩柱預埋件：在墩柱施工時，按照設計的三角托架尺寸在墩身中埋入預埋件，左右側預埋件，上部預埋件單側共6套，距墩頂2.029m，沿中線對稱布置，預埋件距中線分別為4.875m、3.875m和0.5m。下部預埋件距墩頂6.86m，位置同上部預埋件。倒角處墩柱預埋件，共計4套，距墩柱棱線0.7m，上預埋板距墩頂3.279m，下預埋板距墩頂8.03m。

（2）三角托架安裝：墩柱拆模后，將牛腿剪力鍵焊接在預埋鋼板上，然后在牛腿上焊接三角桁立柱。縱橋向兩側各設置6組托架牛腿，倒角處設置4組，立柱、縱梁及斜撐均采用雙HM588型鋼，下部支撐在底部牛腿上，下部牛腿通過兩束精軋螺紋鋼對拉，上部牛腿通過4道精軋螺紋鋼對拉，每一榀三角支架在地面加工好之后整體吊至作業面固定。

（3）下落裝置、橫梁、施工平臺及排架安裝：三角架上先布置砂箱作為下落裝置，縱向間距為0.5m/1.5m/1.6m，橫向間距為1m/3.375m/1m/3.375m/1m；再安裝橫向主梁，單側3組，材質見技術參數，間距同砂箱間距；最后安裝縱梁（施工平臺下）及排架，順橋向縱梁12件，底板下排架46件，縱梁間距為0.8m/0.6m，排架中心間距0.28m×4+0.65m+0.73m×3+0.735m+0.26m×4+0.735m+0.73m×3+0.65m+0.28m×4。

4.2 支架預壓

4.2.1 加載方式

根據現場情況，通過墩柱預埋PSB930精軋螺紋鋼結合組合貝雷片、液壓千斤頂對墩頂外懸段托架預壓。

4.2.2 預壓目的

整個托架系統拼裝完成后，需要對已施工完成后的托架預壓，以便實際測試托架的非彈性變形和彈性變形，驗證0#塊托架的承載能力，同時也消除托架的非彈性變形值；根據實際測得的數據來反算0#塊混凝土底模的預拱度，確保支托的使用安全。

4.2.3 加載方法

托架預壓加載的重量按照0#塊混凝土的重量計算，并綜合考慮預壓施工荷載及施工安全系數所計算出的壓重重量，托架預壓按三級預壓（最大施工荷載的60%、100%、110%）。預壓荷載的分布應該與支架的施工荷載分布基本保持一致。

加載分級為：0→536.9 t（60%）→894.85 t（100%）→984.33 t（110%）（單側）。

4.2.4 加載順序

托架加載的順序按照從托架中間向兩端依次加載，預壓加載按照三級加載，每一級加載完成1h后，觀測支架的變形，以后每間隔6h監測并記錄各監測點的變形量，當監測后相鄰的兩次位移平均值之差不超過2mm時，方可繼續進行后續加載。在全部的預壓荷載都施加完成后，應每間隔6h監測并記錄各監測點的變形量；連續12h所產生的監測位移平均值之差不超過2mm時，才可以終止預壓，并卸除所加的預壓荷載。

預壓施工采用對稱均衡的原則，持續觀測底模及托架處各測點。卸載按分級加載時相同的重量反順序逐級卸載，各級卸載完成后需要靜停1h，測量每個測點的變形值，全部卸載完成6h后，再測量每個測點變形值即可結束。

4.2.5 變形量測

在0#塊托架底橫梁沿橫向對稱布設5個變形監測點，在托架懸挑端、近墩端工布置4個觀測斷面。預壓監測內容包括基礎沉降變形、托架豎向位移、頂面水平位移、縱橫梁撓度。在托架預壓完成后，根據監測數據計算基礎沉降量、支架彈性變形量、非彈性變形量及平面位移量，評價托架安全性并確定立模標高，最后形成托架的預壓報告。

圖7 監測點布置示意圖

5 結束語

本文介紹了赤泥泉1號大橋0#塊托架施工技術和施工工藝，該橋主墩墩高75m，故對其0#塊現澆混凝土采用托架施工。考慮到其墩高較高，采用沙袋或試塊預壓材料運輸困難且安全風險較高，故采用反力架預壓，顯著提高了施工效率。通過對該0#塊托架及反力架的模擬計算，縱向分配梁、排架、橫梁、三角托架及反力架等，各構件應力均滿足要求。實踐證明，這種高墩大跨橋梁0#塊現澆混凝土施工采用該方案最為經濟且安全可靠。