矮塔斜拉桥双肢薄壁墩0#块托架M 型反力架预压技术研究

2024-01-17韦渊文WEIYuanwen

价值工程 2024年1期

韦渊文 WEI Yuan-wen

（中铁十五局集团第三工程有限公司，成都 610097）

0 引言

近年来，随着铁路桥梁建设的迅猛发展，支架现浇已成为当前广泛采用的桥梁0#块施工方法。在这一过程中，0#块托架的预压直接影响其施工质量和结构安全，为检测托架整体稳定性和安全性，消除托架的不均匀沉降，预测整个托架的变形量，并为预拱度的设置提供参考，对0#块托架的预压至关重要[1]。现阶段，0#块托架预压主要有堆载法、水箱法和反力法[2]。相较于前两种方法，反力法以其安全可靠、受力明确、施工方便、预压效果良好等优点得到越来越广泛的使用[3]，同时反力架的设计也成为了一个备受关注的课题。沈真欣[4]以某连续钢构梁桥为例，详细介绍了0#块托架反力预压装置的基本原理和主要构造。孙尧甲[5]提出了一种通过精轧螺纹对拉的预压施工技术，并利用有限元软件分析了该技术的预压效果。

基于此，本文以渠江特大斜拉桥双肢薄壁墩0#块托架预压施工为背景，设计并提出了M 型反力架，并采用Midas Civil 有限元软件，对预压施工过程中M 型反力架的受力和变形进行分析，相关研究成果可为类似工程提供参考。

1 工程概况

渠江特大桥位于达州市渠县境内，属川中丘陵地区，是达万铁路重点控制性工程之一，设计标准为正线时速350km/h 的高速铁路。主桥采用矮塔斜拉桥，桥址微地貌为渠江河漫滩及其阶地。主桥全长557.5m，计算跨度为（139m+278m+139m），边支座中心线至梁端为0.75m。主梁采用变高预应力混凝土箱梁，主墩采用钢筋混凝土双肢薄壁墩，桥塔采用钢筋混凝土实心矩形截面，采用墩-塔-梁固结体系，边墩设活动支座，桥梁布置如图1 所示。

图1 渠江特大桥主桥布置图

2 M 型反力架预压

双肢薄壁墩上0#块采用现浇支架进行浇筑，依据现场双肢薄壁墩的特点设计了如图2 所示的M 型反力架进行预压施工。M 型反力架由三角桁架、锚固系统、落架系统、承重横梁、排架分配梁及模板系统等部分组成。三角桁架：三角桁架横桥每侧布置9 片，桁架杆件采用2I40a、2[32a 截面加工而成。锚固系统：每个三角托架采用两个牛腿与墩柱连接，上层牛腿之间采用2 根φ40mmPSB1080型预埋精轧螺纹钢锚固，下层牛腿之间采用2 根φ32mm预埋精轧螺纹钢锚固，锚固扁担梁采用][40b 槽钢。落架系统：每个三角托架主横梁上设置三块卸落块，以便后期模板拆除。承重横梁：主承重横梁采用6 根3HN600*200 的型钢，分别放于卸落块上。排架分配梁：排架分配梁由I25型钢组成，横向采用2I20a 工字钢连接。模板系统：模板系统全部采用钢模。

内模支架采用重型盘扣支架，侧模横撑杆采用钢管扣件式支架。支架总宽度3.6m，立杆横桥向间距为0.9m，纵桥向间距为0.9m，水平杆标准步距1.5m，顶层步距比标准步距缩小0.5m、1.0m；在底板上按计算好的间距放置底托并按统一高程调平，其上搭设满堂式自锁式支架，然后根据各计算间距处断面的高度搭设相应长度的立杆。腹板及隔板通过φ25.0mm 精轧螺纹钢拉杆与侧模对拉固定。

3 M 型反力架预压施工有限元分析

3.1 有限元模型建立

0#块为墩顶梁段，分两次浇筑完成。M 型反力架装完成后，按设计受力大小、分布情况对其进行预压，预压力为0#块恒载的1.2 倍。根据M 型反力架设计方案，本文采用Midas Civil 有限元分析软件对渠江特大桥双肢薄壁墩0#块M 型反力架预压施工进行计算分析。以M 型反力架为研究对象，根据支架设计重混凝土荷载作用下支架支反力确定，横梁支点反力如表1 所示。

表1 横梁支点反力汇总表单位：kN

反力架设计荷载根据对应位置托架混凝土荷载确定，其分项系数根据《建筑结构可靠性设计统一标准》（GB50068-2018）取1.3[6]。各构件采用梁单元模拟，整体模型如图3 所示。

图3 M 型反力架计算模型示意图

3.2 结果分析

图4 为M 型反力架的受力云图，根据有限元分析模型的计算结果，M 型反力架最大组合应力为203.94MPa，小于Q235 钢的强度标准值235.0MPa，满足要求。图5 为M 型反力架的位移云图。由图分析可知，在预压荷载的作用下M 型反力架的最大累计变形值为10.36mm；跨中的最大竖向位移为3.94mm，小于7600/400=19.00mm 的限值；而悬臂位置最大竖向位移为8.74mm，同样满足3800/200=19.00mm 的限值。由此可知，M 型反力架的变形满足预压要求。