论铁路跨高速公路大跨钢构连续梁0#块托架施工技术的改进

梁海东

（中铁十八局集团有限公司第二工程有限公司 河北唐山 064000）

一、工程概况

某铁路跨高速三跨悬臂浇筑预应力混凝土连续钢构桥，桥全长为243.7m，计算跨度为（65+112+65）m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。边墩为95、98 号墩，采用圆端形空心墩，95 号墩墩高50.5m，98号墩墩高54.5m。主墩为96、97 号钢臂墩，采用矩形空心墩，外包圆弧端，墩顶纵、横向宽度分别采用7.6m、7.4m，墩顶纵、横向壁厚分别采用1.0m、1.1m。96 号墩墩高42.5m，97 号墩墩高48.0m，96、97 号墩纵向采用直坡，横向外坡采用25:1，内坡采用50:1。跨某高速公路连续钢构桥主墩96、97 号钢臂墩由于墩高均在40m 以上，因此选择托架作为施工的临时结构，现场施工的托架设计如图1 所示。

二、托架设计参数取值

托架的设计计算荷载分配采用区域划分的形式，具体荷载的取值为：钢筋混凝土容重q1：q1=26kN/m3；模板荷载q2：q2=10～20kN/m；混凝土振捣荷载q4：q4=2.5kN/m2；施工人员及机械荷载q3：q3=2kN/m2（施工中要严格控制其荷载）。

图1 跨高速公路65+112+65m 钢构连续梁主墩0# 块托架图

全部支架所用型钢及钢板均采用Q235 钢材，根据施工规范Q235 钢材的容许正应力和容许剪应力取值为：[σ]=160Mpa，[τ]=80Mpa；E43#角焊缝强度设计值：[f]=160Mpa；φ32 精轧螺纹钢强度设计值:[σ]=400Mpa，[τ]=240Mpa；C40 混凝土：[σ]=10.8Mpa。

三、托架结构设计检算

跨高速公路65+112+65m 钢构连续梁0# 块托架设计总体布置如图2 所示。

图2 主墩0#块托架设计总体布置图（mm）

（一）墩外纵梁

断面翼缘板的最大分布荷载考虑混凝土自重、模板自重、施工人员及机械荷载、混凝土振捣荷载、工字钢自重后合计为44kN/m，纵梁检算时由2 根32a 工字钢承担，则每根I32a 承担荷载计算简图如图3 所示，Midas 计算的支点反力、弯矩图及剪力图如图4～6 所示。

图3 外纵梁受力计算简图（mm）

图4 外纵梁支点反力（kN）

图5 外纵梁弯矩图（kN·m）

图6 外纵梁剪力图(kN)

计算所得应力满足设计要求。

（二）墩外副托架

墩外侧副托架杆件手里计算简图以及计算结果如图7～10 所示。

图7 副托架受力计算简图（mm）

图8 支点反力图（kN）

图9 副托架弯矩图（kN·m）

图10 副托架剪力图（kN）

由上述计算可知，位于墩顺桥向中间位置的副托架受力：

副托架采用双32a 槽钢组合截面则：

计算所得应力满足设计要求。

（三）主托架上横梁

主托架上横梁分为前横梁和后横梁两部分，检算过程相似，仅就后横梁进行介绍，计算简图及分析结构如图11～13 所示。

图11 后横梁计算简图（mm）

图12 后横梁弯矩图（kN·m）

图13 后横梁剪力图（kN）

后横梁采用双40b 工字钢组合截面，通过计算可知：

计算所得应力满足设计要求。

后横梁最大位移v=20mm（位于悬臂位置），l=1650mm，挠跨比：为1/82.5，此处挠度较大，主要原因是悬臂长度较大，因此再实际施工中，将外纵梁尽量靠近桥梁中心以减小悬臂长度进而减小挠度，同时为减小悬臂挠度，将前、后横梁支点处l=1500mm范围内上下翼缘处各补焊一块10mm 厚钢板。

（四）主托架

1、主托架杆件检算

主托架采用双32a 槽钢组合截面焊接而成，采用销接形式，杆件与墩身通过上下支座连接，墩身两侧托架通过Φ32 精轧螺纹钢对锚固定。主托架受力简图及计算结果如图14、15 所示。

图14 主托架计算简图（mm）

图15 主托架轴力图（kN）

托架杆件承受最大轴力为：N=384.9kN，

因斜撑杆件承受压力，故对其进行稳定性检算。

2、主托架铰支座检算

图16 主托架上铰支座平面（mm）

上铰支座由2 块20mm 厚钢板与座板焊接组成，焊缝采用角焊缝围焊，焊缝高度hf=12mm，焊缝长度lw=340mm。

通过计算可知，此处焊缝承受弯矩、剪力和轴力共同作用，

其中单块钢板受力为：

满足设计要求。

（五）托架横梁计算

托架前、后横梁采用双40b 工字钢截面形式，后横梁受力更不利，现对后横梁进行介绍，计算简图及计算结果如图，17～20 所示。

图17 横梁计算简图（cm）

图18 后横梁弯矩图（kN·m）

图19 后横梁剪力图（kN）

图20 后横梁位移图（m）

后横梁采用双40b 工字钢组合截面，通过计算可知：

计算所得应力满足设计要求。

后横梁最大位移v=18mm，l=1650mm, 挠跨比：1/91，此处挠度较大，主要原因是悬臂长度较大，因此在实际施工中，将外纵梁尽量靠近桥梁中心一侧以减小悬臂长度进而减小挠度，同时为减小悬臂挠度，将前、后横梁支点处=1500mm 范围内上下翼缘处各补焊一块10mm 厚钢板。

四、 托架的施工技术及预压要点

托架施工主要包括96、97 号墩两个A0 段的施工。现场托架一共制作两套，先使用于96、97 号主墩A0 段，施工完毕后利用原材料可使用于边墩A17 段。

主墩墩身混凝土浇筑至36、38.5m 高度时，分别预埋托架预埋件，混凝土强度达到设计强度80%后，安装预埋件及纵横向承重梁及分配梁（型钢），型钢之间焊接固定，满铺竹胶板，分配梁上搭设碗扣式脚手架。支架立杆对应分配梁中心布置，间距0.6m一根；腹板处立杆间距0.3m，横杆步距采用0.6m，支架高度1～1.3m，支架顶安装顶托，顺桥向铺15×15cm 方木，间距同立杆间距，横桥向铺10×10cm 方木，净距10cm，最后铺设1.5cm 厚竹胶板做A0 块底模。

托架搭设完成，经验收合格后，铺设底模，进行预压。预压采用钢筋，预压重量为墩顶外设计荷载（托架上梁段重量+模板重量+施工荷载之和）的1.2 倍且与梁重分布对应。

预压加载前，先在主托架上设置水平观测点。观测点和调整模板高程计算控制点相对应。所有观测点设置完成后对各点的高程进行测量记录。

加载时按照设计荷载的120%加载，满载持荷时间不少于24h。加载用的钢筋原材按照标示重量使用，以估算每个钢筋原材的平均重量。钢筋原材采用塔吊吊至托架顶，由人工配合摆放。加载中由技术人员现场控制加载重量和加载位置，避免出现过大误差而影响观测结果。

预压荷载加载完毕后，测量各观测点高程。每两小时观测一次，确定托架稳定后方可卸除荷载。

托架变形稳定后卸除荷载前测量各点高程。卸载过程的操作与加载过程相反，对称进行。荷载卸除完毕后，测量各点高程。卸载之后应组织人员对托架进行一次全面检查，根据检查记录，及时调整接触不良或变形的杆件。

测量采用精密水准仪，测量人员用专用表格对每次测量数据进行详细记载，根据现场采集的数据及时进行计算、分析、处理，得出系统变形值。通过预压消除托架的塑性变形，弹性变形作预留处理。

五、结束语

根据上述各杆件强度计算与变形的检算表明，上述设计的现浇托架满足现场施工要求。通过该铁路跨高速公路65+112+65m 钢构连续梁主墩0# 块的施工检验，充分肯定了上述设计的可行性，以及施工预压的正确性。该设计安全可靠，并可以利用A0号托架进行边跨现浇段的施工，取得了一定的经济效益。可为同类桥梁托架施工做参考。

[1]焦钢等.大跨连续钢构桥零号块施工托架设计[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2005，（6）：76-78.

[2]徐金生.高墩连续钢构桥0＃ 块托架设计与施工[J].公路与汽运，2013，（7）：182-186.

[3]朱传娣.大跨高墩连续钢构桥0 号块托架法施工技术[J].混凝土与水泥制品，2009，（8）：21-22.

[4] 雷俊锋. 嘉陵江大桥主墩0# 块施工平台托架验算[J].陕西水利，2008 科技专刊，25-26.