高墩连续梁大尺寸0号段支撑体系设计与施工
2019-07-08廖柳红
廖柳红
摘要：罐子沟大桥上构为大跨度、高墩刚构连续箱梁，采用挂篮悬浇法施工。该连续梁0号段具有离地远及大体积等特点，故对模板支撑系统的承载能力及安全稳定性要求很高，施工难度大。本项目施工时，对传统的托架式支架方案进行改进及创新，确保了0号段现浇时的支撑体系满足承载能力和安全稳定性。为此类连续梁0号段现浇的支架方案带来一定的借鉴及指导意义。
Abstract： The Guanzigou bridge is constructed as a long-span， high-span rigid frame continuous box girder， which is constructed by hanging basket suspension method. The continuous beam No.0 section has the characteristics of being far away from the ground and large volume， so the bearing capacity and safety stability of the formwork support system are very high， and the construction is difficult. During the construction of the project， the traditional bracket-type bracket scheme is improved and innovated to ensure that the support system of No.0 section cast-in-place meets the bearing capacity and safety stability， which brings certain reference and guiding significance for this type of continuous beam No.0 section cast-in-place bracket scheme.
关键词：刚构连续梁;0号段现浇;支撑系统;方案设计;施工要点
Key words： rigid frame continuous beam;No.0 section cast-in-place;support system;scheme design;key construction points
中图分类号：U448.21+5 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）16-0118-04
0 引言
随着我国经济的迅猛发展，铁路、公路、市政等交通项目的桥梁规模及功能都在快速的发展及进步中，伴随的科学技术的进步及建筑结构设计水平的提高，同时为了尽量降低桥梁对地面其它建筑的影响，及适应地表复杂地貌、河域或跨越障碍物，桥梁工程更多采用大跨度的连续梁。故连续梁的跨度及主墩高度日趋向更大、更高方向发展，而作为连续梁基础梁段的0号段的尺寸及圬工量也是成倍增加，则0号段现浇施工时对支架承受巨大荷载的能力及安全稳定性提出了更高的要求，传统技术下的支架方案难以满足需要。需对传统的支架方案提出改进和创新，以在确保承载能力、安全稳定性及工期的同时获得良好的经济效益。
1 工程概况
内蒙古青春塔煤矿铁路专用线罐子沟大桥位于准格尔旗魏家峁村，跨越深度45m河谷，共11个墩台，孔跨布置：1×24mT梁+1×32m+（72+128+72）m预应力混凝土连续刚构+3×32mT梁+2×24mT梁，全长489.66m。
连续刚构0号段设置在3号、4号墩上，3号空心墩高度为30m，4号空心墩高度为37m。梁体为单箱单室、变高度、变截面箱梁，全长273.4m;主墩处梁高8.8m，0号段长度为12m。箱梁顶板宽8.5m，箱宽6.1m，主墩附近处顶板厚度为55cm;等高梁段底板厚度为50cm，其他梁段底板厚度为从50cm至90cm间渐变;等高梁段的腹板厚度为40cm，其他梁段腹板厚度为从40cm至70cm间按折线渐变。
0号段在墩顶位置现浇;中跨合攏段采用节段施工的挂篮作模板支撑进行合拢。架设型钢支撑进行边跨合拢。中间节段采用挂篮悬浇。
2 连续梁0号段支撑方案比选及优化
2.1 支撑方案的选择
本项目主墩墩柱较高，0号段现浇施工采用落地支架法显然不可取的，所以拟采用在墩顶设置托架的支撑方案。
2.2 对托架方案的创新及改进
传统托架方案主要是在墩顶周边预埋型钢构件，等拆模后将构件与预埋件通过焊接连接形成支撑模板的托架。由于本项目0号段相对以往连续梁0号段而言，其外形尺寸大、混凝土数量多、悬臂长。为满足承载能力，需采用更大型号的型钢进行托架制作，则材料耗用量非常大，同时现场焊接工程量也相应大幅增加。因现场高空焊接的施工技术及质量控制难度大，托架的安全稳定性难以保障[1]。故本项目施工时，需对托架的设计进行改进及优化，以达到安全、高效、经济的目的。本项目经过多次探索研究，主要进行了如下创新。
①将杆件间焊接连接改变为插销连接。传统的墩顶托架的各种型钢杆、构件基本采取现场焊接联接的施工工藝，但高空进行大量的现场焊接施工时，不仅施工难度大，且技术及质量控制难度大，易出现安全隐患。为了减少安全隐患，需尽量减少现场焊接的工作量。本项目经过研究及适用性评估，提出将托架分解成预埋件、上平梁及斜撑等3个主要构件，各构件间设置插销孔，通过插销连接各杆件。各主要构件的加工、焊接及质量检测均在加工厂内进行，能够确保焊接施工质量。此项改进，不仅充分确保了构件加工及焊接的质量，且施工现场施工组拼简便、快速，降低了劳动强度。
②设置通长的大于?25的钢筋将桥墩两侧的托架预埋件联结成整体，通长钢筋不仅增强了墩身预埋件的锚固性能，且通长筋起到拉杆的作用，承受两侧预埋件的相反方向的拉压应力，减少了预埋件周边墩身混凝土承受的拉压应力值，使得托架结构承载更为合理，确保了托架及墩体的结构安全。
3 托架设计
3.1 托架总体布置方案
0号段纵桥向托架承载主体为4个牛腿组成，牛腿由预埋件、上平梁及钢管斜撑构成。平梁为2I40b工字钢，斜撑为Φ300圆钢管。在3号和4号主墩施工至墩顶前，沿空心墩顶端在纵桥向方向两侧埋设预埋件，拆模后将厂制的上平梁、斜撑安装后形成纵向施工托架，主要承受0号段悬壁部分混凝土的重量（约162t）、支架模板重量及人员机具重量（约43t）。沿空心墩顶横桥向上层两侧各预埋I28a工字钢3根（单根长3.0m，埋入混凝土深度为1.0m）。下层两侧各预埋I15a工字钢3根（单根长1.2m，埋入混凝土深度为1.0m），两层工字钢间设I28a工字钢斜撑，形成横向施工托架。主要承受0#段墩顶部分侧模板及翼缘板混凝土的重量[2]。
在0号段施工托架摆放I28a工字钢横梁，工字钢横梁上摆放方木垫梁（断面尺寸12×12cm）;方木上搭设满堂脚支架（采用?48×δ3mm小钢管），钢管下端设底座，顶端装顶托，支架钢管立杆纵、横间距分别为30cm和35cm。脚手架高度为1.0～2.0m，设置3道纵横向水平杆，然后再设置30～60°的纵横向剪力撑;立杆顶托上放置纵向方木（断面尺寸12×12cm），其上摆放为长度8.0m的横向方木（断面尺寸12×12cm），左右错头100cm，纵向间距25cm，构成9m立模平台，箱梁腹板下加设方木横向加密，横向方木上铺设箱梁底模，具体布置见图1、图2、图3所示。
3.2 托架预压
托架搭设完成后进行堆截预压，以验证其承载安全稳定性，消除托架的非弹性变形，同时获得托架的弹性变形，以确定0号段底模的预拱值[3]。
托架预压的荷载值按混凝土荷载及模板托架荷载总和的1.2倍进行。则托架需要承受的总荷载为：
Q=1.2×（1615.8+430.1）=2455kN≈246t
托架上采用钢管架、顶托、方木和底模板搭建宽4.0m，长9.0m的预压平台。在进行混凝土块预压前，须检查各型钢、满堂脚手架、方木模板是否安装牢固可靠。检查完毕后对托架实施对称、均衡堆载砂袋预压。预压过程分3级，即第一次预压荷载的30%，24小时后预压60%，最后加载到100%。
预压过程中分级观测、记录托架各部分的变形，当出现变形过大，有异响时，暂停砂袋堆载作业，查清原因并处理后，再进行预压。
预压完成后，根据预压的变形量测值及变形情况评估托架的承载安全稳定性。并计算托架弹性变形值，作为底模调整预拱值的依据。
4 托架承载稳定性验算
4.1 托架承受的荷载值分析计算
4.1.1 箱梁砼结构荷载
4.1.2 支架及模板荷载
4.2 结构承载分析及验算
4.2.1 工字钢横梁验算
4.2.2 外侧托架验算
5 结束语
本项目0号段现浇施工采用墩顶托架的模板支撑方案，经对传统托架方案进行了优化及改良，并严格按设计施做及在搭设完成后进行堆载预压。施工期间对托架形变的监测结果表明，托架安全稳固，杆件无明显形变，安全顺利地完成了施工任务。且0号段现浇施工较原计划工期提前了9天完成。经测算，施工成本节约了12.6万元，取得了良好的技术及经济效果。
参考文献：
[1]魏争伟，任秀恒.大平寨连续梁0号块托架施工技术[J].山西建筑，2013（16）：179-181.
[2]秦雷雷.清水川特大桥连续梁0号块施工技术[J].科技创新与生产力，2017（03）：90-91.
[3]葛白雪，张玉娥，王飒一.连续梁桥0号块施工临时结构设计[J].国防交通工程与技术，2014（5）：83-85.
[4]田继源.高墩连续梁0号块施工关键技术[J].价值工程，2014（13）：123-124.
