大跨度連續梁0#段支架設計及反支點預壓技術的創新與應用

王軍 WANG Jun

（中鐵二十一局集團第三工程有限公司，咸陽 712000）

0 引言

傳統的支架系統在每個0 號塊上都需要單獨設計、加工、安裝，這既耗時又費力，還增加了成本。這種方法的局限性限制了施工效率和成本效益的提升空間。且傳統的一次性支架會產生大量的廢棄物，對環境造成負擔。為了解決傳統支架系統的局限性，提高施工效率，降低成本，提供新的施工思路和方法，以及考慮環保因素。本項目決定對0 號塊支架方案進行技術創新，擬設計一種可重復周轉的0 號塊現澆支架方案。

1 工程概況

新建鐵路貴陽至南寧高速鐵路紅渡紅水河雙線特大橋主跨以連續梁跨越紅水河，主跨布置為：（83+156+83）m連續箱梁，全長323.8m。連續梁0 號節段長為14m，梁體為單箱單室、變高度箱梁，箱梁頂寬12.6m，底寬7.8m，頂板厚50cm，底板厚48～100cm，腹板厚45～100cm，底板設直徑100cm 人洞。單側懸臂長為2.25m。

2 支架總體構造及創新設計的核心內容

經對現有的傳統支架進行詳細分析，全面了解其優點和缺點，收集可重復使用支架的相關資料和技術并進行深入的研究。基于調研和創新，利用有限元分析評估了支架性能，設計出可重復周轉的0 號塊現澆支架方案。在實踐中驗證了其性能，成功實施了高效、低成本的支架方案。以下對該新型支架方案進行詳細介紹。

2.1 總體構造

0 號塊新型支架方案采用墩頂托架的形式，托架主要由墩身下層預埋件，上層預埋件，斜撐和水平承載梁構成。托架上設置雙拼I50 工字鋼（橫向分配梁）。橫向分配梁上面設置I45 工字鋼（縱向分配梁）。縱向分配梁工字鋼間距為40cm。縱向分配梁上交錯鋪設10×10cm 方木墊梁，方木上采用厚15mm 竹膠板做底模。

在墩身橫橋向的每個側面安裝3 組托架，托架以橋墩縱向中心線對稱布設，托架間距離為3.70m。上、下層預埋件間的高差為5.0m。托架結構總體設計詳見圖1、圖2所示。

圖1 托架平面布置圖（單位：cm）

圖2 Ⅰ-Ⅰ截面圖（單位：cm）

2.2 該0 號塊托架創新設計的核心內容

通用性與重復使用：這套托架系統能夠適應不同尺寸的0 號塊，而且可以重復使用，從而大大減少了初期成本，并有效縮短了施工時間。

模塊化設計：托架系統被設計為模塊化，各個模塊可以快速地組裝和拆卸。這種設計進一步提高了施工效率，使得現場作業更為便捷[1]。

簡化的安裝過程：通過優化設計，托架各部位間采用螺栓和插銷進行連接，從而避免了現場焊接。這不僅簡化了安裝和拆卸過程，而且避免了因焊接可能帶來的質量和安全隱患。

高質量的制造工藝：所有的托架構件都在工廠內進行預制和焊接，確保了構件的質量和焊接的可靠性。這不僅提高了托架的安全穩定性，也增強了整個托架系統的使用壽命。

易于驗算與設計：該托架系統的結構簡明，傳力路徑明確。這使得技術人員能夠快速進行承載驗算，并完成相應的參數設計。這種設計既科學又便于實際操作，極大地提高了施工效率。

3 托架各構件詳細設計

3.1 上、下層預埋件

在橋墩頂部設置上、下層預埋構件，其中上層預埋件如圖3 所示。上、下層預埋件外露部分開有?102mm 插銷孔，通過?90mm 插銷分別與斜撐、承載縱梁連接。且采用?32 精軋螺紋鋼將墩身兩側對應的預埋構件對拉后聯結成整體，確保預埋構件結構的穩定。上層預埋構件主要承受拉力，兩側拉力由抗拉能力強的?32 精軋螺紋鋼承擔，增強了預埋構件的結構節點的承載能力[2]。

圖3 預埋構件結構圖（單位：mm）

3.2 斜撐

斜撐采用型鋼及鋼板制成，其斷面為矩形，斜撐分節段模板化設計，其基本段長為3.3m，其余標準節段長度為1.0m，結構及尺寸如圖4 所示，節段之間通過法蘭盤螺栓連接，通過增減調整節段的數量來改變斜撐的長度，以滿足不同0 號塊支架對斜撐長度的要求。

圖4 斜撐結構圖（單位：cm）

圖5 承載縱梁結構圖（單位：cm）

在斜撐的下部安裝有螺旋伸縮器，能夠對斜撐長度進行精確調整，螺旋伸縮器與斜撐節段也是通過法蘭盤螺栓聯結，螺旋伸縮器后螺桿上焊接連接鋼板，鋼板上開設?102 插銷孔，通過?90 插銷與下層預埋構件連接。

斜撐基本段前端焊接有連接鋼板，鋼板上開設?102插銷孔，通過?90 插銷與承載縱梁連接。

3.3 承載縱梁

承載縱梁采用型鋼及鋼板制成，長為4.8m，橫斷面為高度45cm 的п 字形，承載縱梁尾部腹板上開設有一排間距為30cm 的?102 插銷孔，通過?90 插銷與斜撐連接。承載縱梁尾部腹板上多個插銷孔便于選用適合托架的結構設計要求的連接點。

3.4 縱、橫向分配梁

托架上設置雙拼I50 工字鋼（橫向分配梁）。橫向工字鋼上面設置I45 工字鋼（縱向分配梁），縱橫向分配梁之間采用U 形螺栓聯接。縱向分配梁的搭設間距為40cm，其上交錯鋪設10×10cm 方木，方木上采用厚15mm 竹膠板做底模。

3.5 卸載支座

斜撐下端設有由兩個楔形塊組成的卸載支座，楔形塊間通過螺栓連接，卸載時扭出螺栓，水平向敲擊楔形塊，使其間相對滑動，降低支座高度，即可完成卸載。

卸載支座上下兩端均設有法蘭盤，下端采用螺栓與對應在承載縱梁翼緣板上開的螺栓孔聯結固定，卸載支座上端采用U 形螺栓與橫向分配梁聯結固定。

4 托架施工技術要求

4.1 放樣與下料

根據設計圖紙，核對并選擇合適的材料規格、型號，按設計配料和放樣，確保所有材料的準確性和一致性。對鋼材表面進行徹底清潔，清除油污、泥土和其他雜質。

4.2 切割工藝

板材切割在專用的切割平臺上進行，確保切割的精度和品質。

4.3 組裝與焊接

在組裝前，對所有零件進行矯正，以使其尺寸、形狀符合精度要求，并按結構類型、焊接方式和工藝要求確定合理的組裝順序，以降低焊接變形，在組裝過程中，要確保每個零件都能夠方便、穩定地安裝。

焊工必須持有相關證書，施焊前要檢查連接構件的制作質量和焊區的處理情況，以達到要求。施焊前，施工人員應熟悉施工圖，并確保焊縫的長度和厚度滿足要求。

4.4 質量控制與返工

焊縫不得有氣孔、裂紋、夾渣等缺陷，如發現缺陷及時返工處理。當對同一處焊縫進行兩次返修還不合格時，按報廢處理。

4.5 除銹與涂裝

除銹和涂裝工作在焊縫質量檢測合格后進行，要求涂裝的施作人員經過專業培訓，熟悉涂料的性能和涂層作業要求。

4.6 托架加工與安裝

采用合理的施焊順序，進行托架加工的構件加工，以保證焊縫質量，并確保焊接變形控制在合理范圍內。對構件的關鍵承載焊縫進行無損檢測（如X 光或超聲波檢測），滿足設計和施工規范要求后，方可連接安裝。及時處理無損檢測不合格或目測不合格的焊縫。當構件焊接變形過大時，采取矯形處理，確保連接處緊密貼合。0 號塊澆筑期間，專人監測托架桿件、模板和主要焊縫狀況，出現異常情況，如焊縫開裂等時，立即停止施工并查找原因。

4.7 施工完成后的檢查與加固

在完成托架安裝后，對承載桿件進行全面檢查，如有變形等異常，分析原因并進行相應的加固措施。

4.8 安全注意事項

施工人員按規定要求佩戴完好、有效的安全帽、安全帶等防護用品。并穿戴整齊，褲角扎好，穿合適的鞋子，避免光滑的硬底鞋。并在堅固的橋墩砼結構或主筋上系牢安全帶，不得系在活動物件上。

5 反向預壓系統的應用

0 號塊托架預壓傳統做法是堆載預壓，不僅操作復雜，且施工成本高，歷時較長，本項目創造性地采用反向預壓法。

5.1 預壓點位確定

根據施工實際荷載分布情況，將施工荷載（包括0 號塊砼重量及施工所產生的其它各種荷載）轉化為作用于托架的等效多個集中荷載。

0 號塊懸空段（單側）施工荷載計算得193.2t，預壓施加總荷載為193.2×1.2=231.84t。考慮將托架單側預壓荷載轉化為8 個集中荷載[3]，布設以墩身為中心，每個托架上布設8 個預壓點位。反向預壓集中荷載點位布置如圖6所示。

圖6 反向預壓點位布置圖

5.2 荷載轉換

根據施工實際荷載分布情況，通過公式計算，轉化得各反力預壓點的集中荷載為289.8kN。

5.3 預壓體系設計

①鋼絞線選定。

根據上述計算所得的集中荷載為289.8kN，每個反向預壓點設置1 束Φ15.2 鋼絞線，以鋼絞線85%理論張拉力作為施力控制的上限，1 束Φ15.2 鋼絞線完全滿足張拉要求。鋼絞線下料長度為反支點錨具到托架的斜長、鋼絞線承臺錨固端長度、張拉端長度之和。通常鋼絞線在承臺內的錨固長度為0.6～0.7m，本項目按1m 長度預埋。根據千斤頂類型和張拉工藝確定張拉端長度。

②鋼絞線錨固端預埋。

在澆筑承臺砼前，根據反向預壓系統設計方案進行鋼絞線下端錨固系統的安裝和加固。

為了防止外露鋼絞線生銹和在后續施工中受到機械損傷，使用塑料膜和PVC 保護套管對其進行多層包裹。在預壓時，將鋼絞線引至墩頂托架預壓梁上進行張拉預壓。

③預壓分配梁安裝。

根據反支點預壓點位布設圖，于托架縱向分配梁上搭設預壓分配梁，預壓分配梁采用2I40 工字鋼制作。

④鋼絞線張拉端安裝。

在預壓分配梁搭設完成后，人工配合電動葫蘆將鋼絞線張拉端引至預壓分配梁的對應位置，安裝錨具和夾片固定鋼絞線。

⑤分級張拉、持荷、卸載和變形監控測量。

張拉工作以墩身縱向中心線開始，向兩側對稱進行。張拉力分3 級進行，即60%、80%和100%的計算值。達每級張拉值后，保持24h，由技術人員按設置的變形觀測點測量托架的變形情況，每4h 測量一次。完成全部荷載的施加，保持24h 后，當托架達到不變形的穩定狀態時，按從外向內，兩側對稱的方式分級卸載，同時進行變形測量。

⑥數據分析。

通過對觀測數據進行分析處理，最終確定彈性變形量及非彈性變形量，據此進行0 號塊底模安裝標高的調整。

6 結束語

通過對連續梁0 號塊現澆支架的創新設計，本項目成功地提高了施工效率，降低了成本。該創新設計不僅解決了傳統支架系統存在的問題，而且為未來的橋梁施工提供了新的思路和方法。通過不斷的實踐和改進，我們有信心這種創新設計將繼續在未來的橋梁施工中發揮重要作用，推動行業的進步和發展。