护国河特大桥0#块托架预压施工技术

徐刚龙

中铁十八局集团第三工程有限公司 河北 涿州 072750

1 工程概况及托架设计

1.1 工程概况

云南腾（冲）陇（川）高速公路护国河特大桥主桥为预应力混凝土连续刚构桥，主桥总长为500.00 m，由3个160 m的T梁组成，箱梁底宽为7.00 m，顶宽12.50 m，单箱单室断面。跨中梁高3.50 m，箱梁根部梁高10.00 m。0#块顶板厚度为0.60 m，其余梁段顶板厚度均为0.30 m，底板厚度由中部的0.32 m按1.8次抛物线变化至根部的1.20 m，0#块腹板厚度从1.00 m渐变为0.70 m，箱梁0#块长13.00 m。

1.2 托架设计方案

以护国河特大桥72号墩为例，其0#块横断面和纵断面尺寸如图1所示。选用满堂支架与型钢托架联合应用的托架支撑方案。三角托架选用双36b#槽钢，横向分配梁置于托架顶，由8根28b#工字钢组成；横向分配梁上支架的纵向间距为0.50 m，箱室区布置7根立杆；纵向木方截面尺寸为0.10 m 0.10 m，横向木方截面尺寸为0.10 m 0.12 m。

1.3 牛腿预埋件的安装控制

三角托架的牛腿属于整个托架结构的关键受力部位，为双36b#槽钢组成的型钢预埋件，主要承受三角托架的竖向力和水平力。牛腿埋入长度1.00 m，露出混凝土面长度0.80 m。碗扣支架安装时需严格按照规范进行。由于立杆荷载大，碗扣支架受力复杂，故在0#块悬臂段根部加密一排纵向间距为0.30 m的碗扣立杆。根据梁底设计线形，并考虑截面高度及预拱度，顶托伸出立杆的长度为0.40 m。在顶托上布设 0.10 m 0.15 m的横向木方，并安装截面尺寸为0.10 m 0.10 m、中心间距为0.30 m的纵向木方。2个木方的接头在相邻两立杆间时，需要设置短横向木方进行补强处理。

图1 0#块纵断面尺寸示意

2 0#块型钢托架与碗扣满堂支架计算

2.1 0#块悬臂段荷载分布

对0#块托架进行计算时，需要综合考虑冲击荷载、混凝土振捣、模板以及人群的影响，对活载及恒载分别按1.4倍和1.2倍的比例系数组合。支架、木方及模板荷载取4.1 kN/m2；混凝土振捣冲击荷载取2.1 kN/m2；机具、人群荷载取2.6 kN/m2；新浇混凝土容重取26 kN/m3；冲击荷载、混凝土振捣、机具及人群的组合系数为1.4；模板荷载及新浇混凝土组合系数为1.2。

2.2 立杆计算

采用单元法对立杆受力进行计算，该区域的长度为立杆的纵向间距，宽度为立杆的横向间距，需根据横向布置方案，并在箱室区、腹板区及翼缘区找到相应的荷载，腹板区立杆支撑的区域如图2所示。

图2 纵立杆荷载计算方法

2.3 木方计算模型

横向木方所受的荷载为支座反力，采用三跨连续梁、两跨连续梁或简支梁模型计算横向木方，荷载为纵向木方对横向木方的作用力。纵向木方的计算模型如图3所示。

图3 纵向木方计算模型

计算纵向木方时，箱室区与腹板区木方所受的荷载有较大区别，需要考虑荷载横向不均匀分布的特点，取位于腹板区的最不利纵向木方进行计算，其相应的荷载取值为29.8 kN/m。根据相关规范，经计算，结构的刚度和强度均满足设计要求。

2.4 三角托架及小横梁计算

根据支架立杆的横向布置及纵向间距，计算悬臂段各立杆的组合轴力；分别对0#块悬臂部分箱型截面横向区域分割，计算出分割区域钢桁架所受的组合荷载。根据相关规范公式，由计算结果可知，0#块三角托架具有足够的安全储备，满足整体稳定性要求。

3 0#块托架荷载预压试验

按照等荷加载进行配载计算。托架预压荷载取值＝110%（安全系数）×（机具人群重力＋模板自重＋混凝土自重），其中：钢筋混凝土自重0#节段长12 m，节段质量为1 055.50 t，混凝土体积398.3 m3。两端悬挑墩柱4.00 m，总质量251.21 t。取箱梁模板质量7.00 t，人群机具质量2.40 t；支架预压质量取值260.61 t。针对不同部位预压布载时需要分别布载。腹板质量集中在腹板0.90～1.42 m的范围；顶板和底板的质量集中在4.00 m底板范围内，顶板和底板质量为75.06 t；采用砂袋预压，预压长度为4.40 m，砂子自重取1.40 t/m3；腹板范围的自重为153.25 t。采用堆载预压法对结构体系进行结构预压，加载时按照设计荷载逐级加载[1-3]。

布设12个预压沉降观测点，托架预压前对底模标高观测留底，每级加载完后，前3 h每间隔1 h对托架沉降量监测一次；直至连续2次沉降差值在2 mm以内时继续加载。卸载时，托架两侧应同步均衡，并按照与加载相反的顺序进行，各测点的沉降值应在1 mm以内，沉降量平均值累计在5 mm以内，方可卸载，卸载7 h后对各测点进行监测。

根据累计变形值绘制托架预压变形曲线，如图4所示。可以得出，托架整体的非弹性变形量为2.66 mm，弹性变形量为9.69 mm。

图4 托架预压变形曲线

4 结语

以云南腾（冲）陇（川）高速公路护国河特大桥悬臂浇筑施工实践为背景，对0#块施工控制技术进行了分析与研究。为确保托架的稳定性，浇筑0#块混凝土时应对称分层浇筑，层厚控制在0.3～0.4 m。托架整体的非弹性变形量为2.66 mm，弹性变形量为9.69 mm，验证了0#块施工的合理性与安全性，但其他临时结构的分析计算还需要进一步探索研究。

本工程的研究结果能够为相似工程的0#、1#块施工立模标高提供基础数据。