纳晴高速某特大桥托架预压施工技术

纳晴高速某特大桥托架预压施工技术

李松徽,胡从骄

贵州宏信创达工程检测咨询有限公司，贵州 贵阳  550000

摘 要: 托架是刚构桥0号块施工时的重要临时措施，对托架预压进行监控是0号块施工质量的重要保证，进而为主梁线形提供基础性保障。本文以纳晴高速某特大桥0#梁段托架施工技术为例，通过有限元建模对托架受力进行分析，验证托架设计是否能满足强度、刚度及稳定性要求，为指导刚构桥托架施工提供理论支持，并通过对刚构桥 0#块采用墩顶设置反力架并通过墩顶预植的精轧螺纹锚固钢棒、锚垫板、双拼锚固螺母锁紧抱死，之后油泵加压提供动力的千斤顶顶升反力架，从而反向对托架等效施加荷载进行预压，托架预压能更好验证托架的稳定性、刚度、强度及焊接质量，确保施工安全。该方式有效的验证了托架的安全性，节约的施工成本得到了建设单位以及相邻标段施工单位的高度评价，并得以在项目全线范围内大力推广应用。[1]

关键词: 托架预压; 高墩; 连续刚构; 反力架

1、工程概况

某特大桥上部结构为： 5× 40mT 梁+（81+150+81） 预应力混凝土连续刚构+16× 40m T 梁桥桥梁全长 1167.6m。墩大桥主墩为6、 7 号， 6 号墩墩柱高度为 78m、 7号墩墩柱高度为 108m。 全桥共计 4 个 0 号梁段结构形式设计相同。 0 号段结构尺寸为：长度 13m、 顶板宽 12.8 m， 底板宽 6.5 m， 悬臂长度 3.15 m。 翼缘板端部厚 20 cm,根部厚 90 cm。 箱梁根部梁高（梁高均以裸箱梁横向中心箱梁顶面到箱梁底面的距离计）为 9.2 m、 底板厚度为 1.2m、 腹板厚度为 0.9 m。

结合主墩墩柱及 0 号段构造尺寸， 某特大桥 0 号墩托架搭设方案为： 在主墩接近封顶前， 主墩两端 0.5m 包边混凝土位置预留 1.4m 不浇筑封顶， 作为 0 号墩托架主承重梁的安装平台。 预留平台位置安放高 20cm 砂箱， 单个 0 号段设置 8 个砂箱。 在砂箱上安装 15m 双 I56a 工字钢钢箱作为托架的主承重梁； 横向安装 15mI45a 工字钢为分配梁， 悬挑段分配梁间距为 0.45m， 主墩间分配梁间距 0.65m。在分配梁上铺 10× 10cm木方， 间距 30cm， 上设楔形骨架， 以 15mm 复合竹胶板作为 0 号墩底板模板。于翼缘投影处分配梁上设 I20a 工字钢过梁， 用于 0 号段翼缘板支架搭设， 过梁间距为 0.9m。 翼缘板支架搭设采用盘扣式钢管支架， 支架立杆间距 0.6× 0.6m， 在保证支架底与支架顶均有横杆的前提下， 其余横杆步距以 1.5m 为主， 接近支架顶端时可根据实际情况调整横杆布局考虑到 0＃ 块高度较高， 故分两次进行浇筑， 第一次浇筑底板和部分腹板， 浇筑高度 4.5m， 第二次浇筑剩余腹板及顶板。[2]

2、托架有限元分析

本次托架计算采用 Midas/Civil 有限元计算软件， 建立托架有限元模型， 分两次浇筑施工步骤， 对托架进行受力及稳定分析， 计算结果用于优化施工方案及指导现场施工。 荷载及材料性能取值采用极限状态设计法， 强度验算采用承载能力极限状态， 刚度验算采用正常使用极限状态。

表2-1材料参数

悬挑段底板厚度为 1~1.6m， 腹板厚度为 0.9~1.3m； 墩间底板厚度 1.2m， 腹板厚度为 0.9m， 以线性荷载计算； 墩顶箱体重量由墩柱承担， 故不参与计算。 荷载分布关于墩柱中线对称分布。

表2-2荷载参数

上表分项系数为承载能力极限状态， 正常使用极限状态分项系数均为 1。

表2-3托架模型应力计算结果

由上表可得， 第一次浇筑最大组合应力出现于墩中分配梁中心处， 其值为 120.3Mpa＜ [σ ]=205 MPa； 第二次浇筑最大组合应力出现于过梁与分配梁搭接处， 其值为71.5Mpa＜[σ ]=205 MPa。 最大组合应力值均小于强度设计值， 满足规范要求。

由上表可得， 第一次浇筑最大剪应力出现于分配梁于承重梁搭接处， 其值为57.8Mpa＜[τ ]=120 MPa； 第二次浇筑最大剪应力出现于分配梁于承重梁搭接处， 其值为 31.4Mpa＜[τ ]=120 MPa。 最大组合应力值均小于强度设计值， 满足规范要求。

表2-4托架模型变形量计算结果

由上表计算可知， 第一次浇筑最大 Z 向变形出现于分配梁跨中， 其值为 15.4mm＜[v]=l/400=6800mm/400=17.0mm ， 承 重 梁 最 大 Z 向 变 形 为 4.9mm ＜[v]=5600mm/400=14.0mm。第 二 次 浇 筑 最 大 Z 向 变 形 出 现 于 分 配 梁 端 部 ， 其 值 为 19.3mm ＜[v]=2l/400=2x4080mm/400=20.4mm（悬臂 l 为悬臂长度的两倍） ， 过梁最大 Z 向变形为(16.0-11.8)=4.2mm＜[v]=l/400=3175/400=7.9mm， 满足设计要求。

3、托架预压监测技术

进行刚构桥预压的主要目的是验证托架的稳定性、刚度、强度及焊接质量，确保施工安全；测量托架的弹性变形指导梁体标高控制，并检验理论计算结果与实测结果是否一致；通过托架预压措施模拟箱梁荷载情况，测量托架变形情况，确保梁体不因托架变形而产生开裂；消除托架非弹性变形，保证箱梁的线形。

托架预压实际荷载从底模→纵向分配梁→横向分配梁→托架→墩身过程，预压荷载取值混凝土重、调坡支架荷载、模板（外模、内模）荷载、振捣产生的荷载、施工人员、机具荷载。监测人员采用精密水准仪对各个观测点进行变形观测，且采用同一仪器、同一测量人员进行观测。通过对其托架进行监测可知，托架加载至120%时最大弹性变形为-16mm，满足规范设计要求。

参考文献

1、李 彪，郭 攀．高墩连续刚构桥０号块托架预应力预压方案可行性研究［Ｊ］．公路工程，２０１６，４１（２）：２６０－２６４．

2、王殿永，高 杰，吴 昊．粉房湾长江大桥北岸主墩墩旁托架设计与施工［Ｊ］．桥梁建设，２０１２，４２（Ｓ１）：６０－６３．