南盘江特大桥连续刚构0号块托架设计及预压

夜国光 范琼华

摘要：南盘江特大桥是云南路桥股份有限公司承建的云南锁龙寺至蒙自高速公路控制性工程，是昆河线连通的最后一段项目，承担着连接东南亚交通运输的重要作用。因此，桥身结构的稳固性和安全性是人们比较关心的问题。基于建设工作不断优化发展的当下，相应的桥身结构修建技术也在不断的优化过程当中。本文就结合实际的工程情况，对连续刚构0号块托架构思设计、预压过程以及结果进行简要的分析。

关键词：南盘江特大桥；连续刚构；托架设计；预压

在具体对南盘江特大桥进行施工工作时，首先浇注的那一个节段就是人们常说的0 号块，根据0号块受力特点，现阶段，施工人员比较常用的技术为墩顶托架现浇的方法。而实际施工过程中影响施工质量的关键，就是0号块托架结构设计是否科学合理，具体的设置形式，还需要结合施工实际情况进行分析。

一、工程楖况

南盘江特大桥主桥2#、3#墩0#块纵桥向总长12米，墩顶长9米，墩身前后悬臂长1.5米，0#块悬臂段底板平均宽为15.945m，厚度由1.1m变为1.08m；边腹板厚度为0.8m；中腹板厚度为0.6m；顶板厚度为0.28m，顶板宽度为27.3m。

0#块砼重2246.4T，托架承重614T。0#箱梁分两次浇筑，第一次浇筑下部4.4m，悬臂部分荷载主要由托架承担一端重101 T，第二次浇筑剩余上部1.4m，翼缘荷载全部由托架承担一侧重66 T。

根据0#块的实际情况，采用墩顶托架现浇的方法施工。

二、托架与模板构造

托架采用三角形结构。根据所在位置分为两种结构形式。一种适用于底板处；一种适用于腹板翼缘处。

底板处托架：横梁采用2[40b槽钢组成，斜杆采用2[25b槽钢组成，拉杆采用两个板厚为20mm、宽200mm的钢板组成。腹板翼缘处托架：横梁采用2[36b槽钢组成，斜杆采用2[25b槽钢组成，拉杆采用两个板厚为20mm、宽200mm的钢板组成。

三、托架固定的位置

托架是固定在墩身上部以承担0#块支架、模板、混凝土和施工荷载的重要受力结构，其设计荷载考虑：混凝土自重、模板支架重量、人群机具重量、冲击荷载等，托架采取自支撑体系构件设计。施工时按图纸要求在墩身砼澆筑时预埋好所需预埋的预埋件作为托架支点，要求预埋件位置准确无误，以利托架拼装时连接。在前后托架上铺设挂蓝贝雷架下横梁，左右托架上铺设挂篮底纵梁，纵梁上铺设支架及钢模，托架刚度经过严格的受力计算。采用型钢加工，加工精度符合设计图纸要求。具体0#块托架的设计方案为：0号块托架采用三角形墩旁托架承重，托架通过锚入墩身内承受竖向力，同时在墩内预埋预紧精轧螺纹钢承受由弯矩产生的水平力，0号块前后端模板采用钢模板，面板为6㎜厚的钢板，纵肋采用[8槽钢，纵肋下采用10×10cm方木与钢管架组合成调坡支架支撑。前后三角托架采用2[40b槽钢焊接。其中横桥向每侧3片。左右三角托架采用2[36b槽钢焊接，纵桥侧向每侧中部设置1片，两端支撑于前后端贝雷横梁上。

根据墩身宽度、梁底宽度和0#块悬臂长度，以及施工操作空间需要，平台平面尺寸为28.3m×15m，附着墩身高度为2.91m（墩正面）与1.39m（墩侧面），为三角形桁架式托架。每片托架分别由双肢槽钢[40b（墩正面）与双肢槽钢[36b（墩侧面）组成，双肢之间设置节点联结，每片托架由水平杆、拉钢带、斜杆、撑杆组成。

四、预压试验前准备工作

（1）墩柱上预留托架梁孔洞和预埋A32mm精扎螺纹钢，确保预留和预埋精确至毫米（误差不大于2毫米）。

（2）由于承台处提供反力的扁担梁受承台空间的限制，只能设计1根反压梁（双拼H500型钢），因此托架上2个反压点（与横向分配大梁位置相同，反压力通过作用在横向分配大梁上来施加）只能与下部1个反压点连接，因此需采取措施限制横向分配大梁的水平位移。

（3）对所有连接部位进行常规检查，对受力较大的部位（参照托架检算书的内容）进行详细的检查，特别是对托架与墩身锚固连接部位的焊缝质量进行检查。对检查出来的薄弱环节、焊缝不符合要求等问题及时整改和加强后方能预压，严禁预压或施工过程中进行焊接补强。

（4）预压加载前应对施工人员进行了交底。

（5）张拉千斤顶的进场和调试。

五、托架预压

托架安装后进行预压以消除非弹性变形，测定弹性变形。考虑到墩身高度达到98米，采用砂袋堆载预压量大，不好操作并且工作量很大，而且不符合实际受力情况，实际边腹板处受力比底板处受力大，如果采用砂袋堆载，而堆载预压时腹板处砂的比重比砼小且不密实，按实际受力堆载的话，边腹板处需堆载高度达31米左右，是无法做到的，考虑底模架受力较明确，通过计算来看，变形很小，安全系数较大为1.9～3（具体见0号块计算书附后）。通过计算托架变形在2-6.6㎜，变形很小，考虑托架受力较为复杂，且受焊接质量影响大，只需对托架按设计荷载的120%进行预压，如能满足要求，则整个支架受力是安全的，能满足施工要求。考虑到南盘江特大桥墩柱高在95～98m范围内，由于高墩在上部恒载作用下将产生一定的竖向压缩值，根据经验选取1.0cm墩身压缩值，在0#块施工中予以抛高消除，根据计算托架最大变形只有6.6㎜，主要考虑底模及底模架各构件之间的压缩，根据经验，需抛高1㎝，共计抛高2㎝。

托架预压具体操作如下：在承台上钻孔植埋3对A32㎜的精扎螺纹钢筋，全部锚固在横向分配大梁上（采用挂篮前上横梁，双拼H500×200型钢），然后用钢绞线通过锚具固定在横向分配大梁上，托架的横向分配大梁按设计位置固定好，为便于张拉松锚，钢绞线顶部采用型钢连接器与32㎜精轧螺纹钢连连接起来，进行张拉，按计算受力的120%进行张拉反压托架来达到预压托架的目的。按照25%、75%、100%、120%逐级加载，预压逐级进行，每级加载完成并稳压半个小时（最后一级为1小时）后检查各杆件的情况有无裂缝，同时记录力与位移的关系，并根据试验测出的结果，绘制力与位移的关系曲线，求出托架弹性和非弹性变形。

横向分配大梁的支反力（即为托架的所受各支点荷载（120%）。

上图2为托架反压示意图，从图上看钢绞线受力不是竖直的，由于墩柱高达98（95）米，横向只是偏移3.5米左右，产生的水平力较小，施工中对托架横向分配横梁采取限位措施来抵抗张拉时产生的水平力。

5.1 施压压载顺序

第一次：P1，P2，P3，P4，压载重量为25%；第二次：P4，P3，P2，P1压载重量为75%；第三次：P1，P2，P3，P4，压载重量为100%；第四次：P4，P3，P2，P1，压载重量为120%。每级加载完成并稳压1个小时后检查各杆件的情况有无裂缝，同时记录力与位移的关系，并根据试验测出的结果。

5.2 施压压载油表读数

六、预压的目的

托架预压主要有两个目的：验证托架的安全性和观測最大荷载下托架的最大沉降值。

从受力计算可以看出，3个托架边上2个托架受力较大，由于3个托架一次性预压，荷载较大达到180吨左右，预压点18个，钢绞线72根，材料需用量较大，为减小预压材料用量，只对纵向边上2个托架和侧向1个托架进行对称预压，如果达到受力要求，则其余托架受力也可达到要求。

加载点的布置：每个侧托架预压点布置3个、纵向托架预压点布置2个，观测点与预压点相同。每个托架计算加载重量（120%）侧向为52吨、纵向为63吨。

七、托架预压实验结果分析及对各单元进行验算

在托架预压试验完成后，负责托架试验结果数据收集的测量组将提供试验报告，将对托架120%负荷状态下的安全性和扰度值作出评估及验算。若托架满足安全性要求时方可投入使用。

对于托架的扰度值，可根据分级加载测得各级荷载下的扰度值绘制曲线，作为以后0号块预留沉降的依据。

参考文献

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[2]阮学兴.高墩大跨连续刚构桥0号块实体受力分析[J].广州建筑，2017，45（1）：6-9.

[3]张晓莹.大跨度连续刚构桥0号块结构施工过程受力分析及控制措施[J].广东公路交通，2017，43（4）：79-81.

（作者单位：云南路桥股份有限公司）