新型现浇箱梁0号块托架设计及施工技术

2022-01-18钟德明张信浩

山西建筑 2022年2期

钟德明，张信浩

(浙江宏达建设集团有限公司,浙江诸暨 311800)

现浇箱梁0号块是整个现浇桥跨结构中的关键部位，不仅体积大，而且涉及到临时固结等，其施工质量对全桥线形控制和挂篮施工安全发挥至关重要的作用。往往桥梁跨度越大，0号块体积越大、重量越重，因此对支架的要求越高。0号块现浇支架方式包括满堂支架、门洞支架和托架等，但往往大跨度桥梁因跨河或跨线而设，因此0号块支架搭设场地条件受限，同时，考虑到设置临时固结的预应力筋，增加了满堂支架和门洞支架搭设的难度。故托架法是0号块现浇施工比较理想的支架方式。托架法主要通过在墩身上预埋承重构件和牛腿，利用墩身来承担全部荷载，传统的预埋承重件包括预埋钢板、设置销棒等方式。采用预埋钢板的方式时，钢板与牛腿的焊接操作存在一定难度，且后期墩身上留下钢板，影响外观质量；而采用销棒则因为牛退处应力集中可能导致销棒端的墩身混凝土出现破损。如何有效解决托架施工预埋钢板和设置销棒等方法中的不足，是一个值得研究和探索的技术问题。结合萧山—磐安公路金浦桥—三江口大桥段快速化改建工程三江口大桥0号块施工，介绍了一种新型托架的设计及施工技术，为0号块托架法施工提供了一种更好的选择[1]。

1 工程概况

萧山—磐安公路金浦桥—三江口大桥段快速化改建工程为全过程咨询EPC总承包项目，总投资26亿元。其中三江口大桥为(68+108+68) m连续梁桥，上部结构为单箱单室直腹板截面，单幅箱梁顶面宽12.75 m，底宽6.75 m，翼缘板宽3 m。0号块长10 m，根部梁高6.5 m，腹板厚140 cm，底板厚度为158.4 cm，顶板厚度32 cm。0号块混凝土方量达300.4 m3，重达781 t。

2 托架设计

托架由三角桁架、锚固系统、落架系统、承重横梁、排架分配梁及模板系统等六部分组成：1)三角桁架：三角桁架横桥每侧布置3片，桁架杆件采用2Ⅰ40a，2[32a 截面加工而成。托架如图1，图2所示。2)锚固系统：每个三角托架采用两个牛腿与墩柱连接，牛腿之间采用4根PSB785φ32 mm预埋精轧螺纹钢锚固。剪力键由两个盒子组成(如图3所示)，剪力键对拉杆采用2根PSB785φ32 mm的精轧螺纹钢筋进行对拉。3)落架系统：每个三角托架主横梁上设置两块卸落块，以便后期模板拆除。 4)承重横梁：采用4根2HN400×200型钢，分别放于卸落块上。 5)排架分配梁：由[12b和[10型钢组成。 6)模板系统：由15 mm竹胶板与100 mm×100 mm方木组成[2]。

3 托架安装、拆除

3.1 托架安装

托架安装按以下顺序进行：按照图4中所示位置安设销轴；吊装斜撑，用法兰盘和直径为32 mm的精轧螺纹钢筋两边连接，每个三角托架采用两个牛腿与墩柱连接，牛腿之间采用4根PSB785φ32 mm预埋精轧螺纹钢锚固。吊装横梁锚固并与斜撑栓接；在横梁上安设卸落块，在卸落块上安放2HN400×200型钢承重梁；在承重梁上安设由[12b型钢组成的排架分配梁，在分配梁上铺设纵向分配梁及混凝土调坡块，在调坡上铺方木。

第一步：用塔吊将托架吊起到相应的位置，用预埋螺栓将托架固定在墩身上，松开塔吊。第二步：将φ32的精轧螺纹钢筋对应的穿入预埋钢管中并进行张拉。第三步：在托架上放置卸落块及横桥向2HN400×200型钢承重梁。第四步：在承重梁上放置由[12b型钢组成的排架分配梁。第五步：铺设方木及底模。

3.2 托架拆除

施工流程：垫块拆除→施工平台拆除→分配梁拆除→承重横梁拆除→三角托架拆除→托架销轴拆除。

第一步：垫块拆除：将垫块移至下横梁处由人工手拉葫芦吊下，放于下横梁，等最后至平板车拖运至后场卸下堆放；第二步：排架分配梁、施工平台拆除：拴好要调离构件的钢丝绳，并系在汽车吊起重钩上，调整吊机钩头高度，确保汽车吊处于准备受力的临界状态，系上缆风绳，解除施工平台与销轴的约束，起重过程中缆风绳需慢慢前放并带紧力，吊移平台至平板车，转移至后场堆放，重复上述作业直至拆除完毕；第三步：2HN400×200型钢承重梁拆除：拴好要调离构件的钢丝绳，并系在汽车吊的起重钩上，解除2HN400×200横梁与销轴的连接，吊移横梁至平板车，转移至后场堆放，重复上述作业直至拆除完毕；第四步：三角托架拆除：拴好要调离构件的钢丝绳，并系在汽车吊的起重钩上，解除三角托架与销轴的约束，吊移三角托架、斜撑至平板车，转移至后场堆放，重复上述作业直至拆除完毕；第五步：托架销轴拆除：采用手提沙轮锯锯掉销轴，转移至后场堆放。

4 托架体系力学验算

托架采用有限元软件midas进行整体建模，边界以实际边界模拟，整体建模如图4所示。

1)荷载取值:混凝土容重取：26 kN/m3，箱梁荷载见表1；采用线荷载加载方式，混凝土容重转换成线荷载施加在排架上；翼缘处混凝土重及侧模转换成线荷载施加在2Ⅰ25a上；内模及支撑架自重取1.2 kN/m2，外模及支撑架自重取1.7 kN/m2；钢材容重78.5 kN/m3；施工人员及施工设备荷载2 kN/m2；倾倒、振捣产生的荷载2 kN/m2；荷载组合：强度组合1.2永久荷载+ 1.4可变荷载；刚度组合1.0永久荷载+1.0可变荷载。

表1 箱梁荷载分布

2)杆件连接：托架与墩身、托架三角架之间采用固接方式，分配梁、支撑梁、承重梁与三角托架之间采用弹性连接。

3)采用Midas软件分别对分配梁、翼板支撑梁、承重梁、托架三脚架、托架斜杆、托架剪力键进行验算，其强度、刚度和稳定性均满足要求，如图5，图6所示。

4)剪力键所能够承担的最大剪力为：Fv=4×(175×15)×fv/1 000=4×2 625×125/1 000=1 312.5 kN；托架的最大竖向反力即剪力键所要承受的剪力为 914.3 kN

5 托架预压

通过预压可实测托架承受施工荷载引起的弹性变形，与理论计算进行比较，验证计算模式；消除受载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；收集在各级荷载下托架出现的挠度变化，收集相关数据，指导后期箱梁施工。托架预压程序为托架预压前→第一级加载(加载至总重量的50%)→第二级加载(加载至总重量的80%)→第三级加载(加载至总重量的110%)→加载稳定→卸载前对托架结构进行检查→卸载→卸载稳定。在加载完成及卸载完成两个预压工况下对托架结构进行稳定性观测，为了解托架沉降情况，在托架牛腿前端3.5 m位置设置测量变形观测点，如图7所示。

托架预压方式为在托架的水平杆上放置双拼HN700型钢，中间位置设置传力柱。在临时支墩φ1 200 mm钢管上放置双拼HN700型钢，在HN700型钢上放置300 t千斤顶，利用临时固结的精轧螺纹钢筋做反推力，反向张拉预压，使得托架受力，如图8所示。按照预定的加载程序，通过千斤顶逐级施工反向张拉力，并记录在各级反向压力作用下的变形。自加载完毕后，确认托架已经稳定，即可分级分批卸载。同时在卸载过程中，每批卸载后都应再次观测一次托架变化，并绘制出托架卸载(时间-回弹)变化关系曲线。通过加载和卸载变化曲线，对比分析托架弹性变形和非弹变形量。在卸载全部完毕后，在托架顶面上予以调整托架标高，消除非弹性变形，预留弹性变形上拱度。