幾種連續(xù)箱梁0#段施工托架分析

熊志剛

摘要：隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁技術(shù)也隨著突飛猛進(jìn)，大跨度連續(xù)箱梁在鐵路、公路以及市政工程出現(xiàn)的頻率越來越多，連續(xù)箱梁中的0#段是整個(gè)箱梁的關(guān)鍵部位，其施工也顯得尤為重要，而托架則是0#段施工中的關(guān)鍵組成部分，本文就常見的幾種托架從結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工過程、經(jīng)濟(jì)利益進(jìn)行了深入分析。

Abstract： With the rapid development of the domestic economy， the bridge technology has also advanced rapidly. The large-span continuous box girder is more and more widely used in railways， highways and municipal projects. The 0# section in the continuous box girder is the key part of the entire box girder， so its construction is also very important， and the bracket is a key component in the construction of 0# section. In this paper， several common brackets are analyzed in depth from structural type， structural characteristics， construction process and economic benefits.

關(guān)鍵詞：連續(xù)箱梁;0#段;高墩;托架;施工技術(shù)

Key words： continuous box girder;0# section;high pier;bracket;construction technology

中圖分類號(hào)：U445 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）13-0088-03

0 ?引言

隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，橋梁技術(shù)也隨著突飛猛進(jìn)，大跨度連續(xù)箱梁在鐵路、公路以及市政工程中出現(xiàn)的頻率越來越多，0#段作為整個(gè)箱梁的關(guān)鍵部位，其施工也顯得尤為重要，而托架則是0#段施工中的關(guān)鍵組成部分。

托架是固定在墩身上部，承擔(dān)0#塊支架、模板、混凝土和施工荷載的重要受力結(jié)構(gòu)，其應(yīng)有足夠的強(qiáng)度承擔(dān)混凝土自重、模板支架重量、人群機(jī)具重量、風(fēng)載、沖擊荷載等荷載，且其自身的變形量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

1 ?常見的托架形式介紹

第一種：如圖1拼裝焊接式托架所示，托架整體結(jié)構(gòu)由左右兩個(gè)三角形組成，由工字鋼縱梁、工字鋼斜撐、槽鋼連接桿組成，左右兩側(cè)通過精軋螺紋鋼筋進(jìn)行錨固。各桿件可由加工廠加工或現(xiàn)場下料加工，再在墩頂進(jìn)行現(xiàn)場拼接，各桿件采用焊接進(jìn)行連接，主要焊接部位有：縱梁與斜撐、斜撐與預(yù)埋鋼板、連接桿與各構(gòu)件。

第二種：如圖2三角形整體吊裝式托架所示，托架整體結(jié)構(gòu)由左右兩個(gè)三角形組成，兩個(gè)三角形均為組焊件，在工廠內(nèi)已經(jīng)加工成型，現(xiàn)場整體吊裝就位，三角架由縱梁、豎桿、斜撐組成。左右兩側(cè)頂部及下部均通過精軋螺紋鋼筋進(jìn)行連接，墩身內(nèi)預(yù)埋一定大小的鋼盒，通過插入鋼盒內(nèi)的牛腿抵抗整個(gè)托架的豎向荷載。

應(yīng)用項(xiàng)目有銀百高速公路甜永段天寧溝特大橋（95+3×180+95）m連續(xù)剛構(gòu)，箱梁0號(hào)塊長度為8m，頂、底板厚度分別為0.5m和1.5m，腹板厚度為0.8m，混凝土為220m3。

第三種：如圖3拼裝銷接式托架所示，托架由縱梁、斜撐、牛腿組成，縱梁采用精軋螺紋鋼筋錨固在臨時(shí)支座或是縱梁連續(xù)進(jìn)行連接，墩身內(nèi)預(yù)埋鐵盒，牛腿直接插入鐵盒內(nèi)，牛腿與縱梁采用斜撐通過銷子進(jìn)行連接。

應(yīng)用項(xiàng)目有：達(dá)成擴(kuò)能改造工程唐家渡涪江雙線特大橋（40+64+40）m連續(xù)梁，0號(hào)梁段長12m，墩頂根部梁高6.6m。底板厚度120cm，腹板厚度72cm，頂板厚度42cm，二端懸挑長度3m，設(shè)計(jì)混凝土量為359m3。

渝利鐵路御臨河雙線特大橋（44+2×80+44）m連續(xù)梁，0號(hào)梁段長12m，墩身頂部寬6m，兩端懸挑長度3m，墩頂根部梁高6.8m。底板厚度40～120cm，腹板厚度40～80cm，頂板厚度42～75cm，設(shè)計(jì)混凝土量為297.2m3。

第四種：如圖4 Y形整體吊裝式托架所示，托架由墩身兩側(cè)組焊件組成，單個(gè)組焊件包括縱梁、斜撐和牛腿，安裝時(shí)單個(gè)直接吊裝。上部及下部直接插入墩身內(nèi)預(yù)埋的鐵盒內(nèi)，并采用精軋螺紋鋼筋在上部進(jìn)行連接。

銀川至北海高速公路建始（隴里）至恩施（羅針田）兩溪河大橋80+150+80m連續(xù)剛構(gòu)，預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁根部高度9m，箱梁頂寬12m，底寬6.5m，頂板懸臂長度2.75m，懸臂板端部厚20cm，根部厚70cm，設(shè)計(jì)混凝土量為400m3。

為便于說明采用A、B、C、D分別代指第一、二、三、四種托架形式。

2 ?結(jié)構(gòu)分析

四種托架從結(jié)構(gòu)形式上分析，失穩(wěn)狀態(tài)均為豎向和繞底部旋轉(zhuǎn)失穩(wěn)，由于頂部均采用精軋螺紋鋼筋進(jìn)行錨固，可靠性比較大，所以這里主要對豎向荷載傳遞進(jìn)行分析。

2.1 豎向傳遞順序?yàn)椋嚎v梁→斜撐及連接桿→預(yù)埋鋼板→墩身混凝土。其中關(guān)鍵部位在斜撐及連接桿與預(yù)埋鋼板的連接，焊接質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)托架的穩(wěn)定性;另外預(yù)埋鋼板是通過與鋼板焊接的鋼筋與混凝土進(jìn)行連接，豎向剪力依靠鋼筋與鋼板的焊縫以及鋼筋自身的抗剪強(qiáng)度決定的，所以此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于除縱梁、斜撐及連接桿強(qiáng)度外，還有斜撐及連接桿與預(yù)埋鋼板的焊接、預(yù)埋件自身的抗剪強(qiáng)度。

2.2 豎向傳遞順序?yàn)椋和屑苋羌堋丈砘炷?。豎向傳遞過程簡單，上部荷載通過三角架直接傳遞至底部，通過插入鐵盒中的牛腿部分傳遞給墩身混凝土。由于牛腿受力面積比較小，所以此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于三角架強(qiáng)度、底部牛腿部分強(qiáng)度和預(yù)埋盒底部混凝土抗壓強(qiáng)度。

2.3 豎向傳遞順序?yàn)椋嚎v梁→斜撐及墩頂混凝土→牛腿→墩身混凝土。此結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為豎向荷載通過縱梁和牛腿分兩部分傳遞至墩身混凝土，有效地解決了局部混凝土應(yīng)力大的問題，主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于縱梁、斜撐、銷子、牛腿、局部混凝土的強(qiáng)度，如果左右采用縱梁進(jìn)行連接時(shí)，縱梁的水平位移限制也應(yīng)著重考慮。

2.4 豎向傳遞順序?yàn)椋航M焊件→上部預(yù)埋盒底混凝土和下部預(yù)埋盒底混凝土。此結(jié)構(gòu)與B結(jié)構(gòu)類似，但豎向荷載分為兩部分傳遞至墩身混凝土，設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于組焊件的強(qiáng)度和預(yù)埋盒底部混凝土抗壓強(qiáng)度。

3 ?施工分析

A：優(yōu)點(diǎn)：托架構(gòu)件可由加工廠加工或是現(xiàn)場加工;構(gòu)件安裝靈活性比較大，通常是現(xiàn)場量取實(shí)際尺寸再現(xiàn)場進(jìn)行下料;預(yù)埋件安裝精度要求一般。

缺點(diǎn)：現(xiàn)場施工內(nèi)容多，構(gòu)件的所有連接均采用現(xiàn)場拼裝焊接，焊接的節(jié)點(diǎn)比較多;高空作業(yè)時(shí)間長，安全風(fēng)險(xiǎn)大;焊接均為現(xiàn)場焊接，并存在立焊、倒焊等情況，焊接質(zhì)量難以保證;預(yù)埋鋼板抗剪強(qiáng)度往往容易忽視;結(jié)構(gòu)材料一次性投入，無法進(jìn)行周轉(zhuǎn)使用。

B：優(yōu)點(diǎn)：托架三角架為一個(gè)整體，安裝時(shí)單片進(jìn)行吊裝，安裝速度快;三角架為組焊件，且在出廠前已加工完成，焊接質(zhì)量可有效保證;現(xiàn)場作業(yè)內(nèi)容少，安全風(fēng)險(xiǎn)低;托架為工廠標(biāo)準(zhǔn)化加工，可多次周轉(zhuǎn)使用，降低施工成本。

缺點(diǎn)：預(yù)埋鐵盒定位要求高，預(yù)埋盒的平面位置及標(biāo)高直接影響托架安裝質(zhì)量，往往出現(xiàn)托架水平位置發(fā)生變化以及豎向高低不一，影響托架整體受力;精軋螺紋鋼筋位置無豎向限位裝置，容易出現(xiàn)精軋螺紋鋼筋受剪切的狀態(tài);豎向荷載在牛腿處過于集中，墩身混凝土容易出現(xiàn)局部破壞。

C：優(yōu)點(diǎn)：該結(jié)構(gòu)將縱梁、斜撐及牛腿分別進(jìn)行加工廠加工，現(xiàn)場采用銷子進(jìn)行連接，既給施工安裝提供了一定的靈活性，也減少了現(xiàn)場安裝工作量，結(jié)構(gòu)構(gòu)件質(zhì)量可控;結(jié)構(gòu)簡單靈活，構(gòu)件均為直線形，便于運(yùn)輸和周轉(zhuǎn);可多次周轉(zhuǎn)使用，降低施工成本。

缺點(diǎn)：預(yù)埋鐵盒定位要求高，預(yù)埋盒的平面位置及標(biāo)高直接影響托架安裝質(zhì)量，往往出現(xiàn)托架水平位置發(fā)生變化以及豎向高低不一，影響托架整體受力。

D：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)件為組焊件，加工廠內(nèi)一次成型，構(gòu)件質(zhì)量可控;結(jié)構(gòu)小巧，安裝簡單，材料用量低，可多次周轉(zhuǎn)使用。

缺點(diǎn)：預(yù)埋鐵盒定位要求高，預(yù)埋盒的平面位置及標(biāo)高直接影響托架安裝質(zhì)量，往往出現(xiàn)托架水平位置發(fā)生變化以及豎向高低不一，影響托架整體受力;構(gòu)件整體一次性加工成型，可調(diào)性差，安裝精度要求高;2m以內(nèi)懸臂結(jié)構(gòu)應(yīng)用較好，大懸臂可用性較差。

4 ?經(jīng)濟(jì)對比

材料用量計(jì)算依據(jù)參數(shù)說明：縱梁均采用40a工字鋼考慮，懸臂長度3m，預(yù)留1.5m作為施工平臺(tái);下支點(diǎn)距縱梁底高度為5m;A、B、C類斜撐及B類豎桿均按雙拼25a槽鋼計(jì)算;A類連接桿按單拼25a槽鋼計(jì)算;D類斜撐按32工字鋼計(jì)算;牛腿按32a工字鋼計(jì)算。D類一般應(yīng)用于懸臂2m以內(nèi)的0#段施工，材料用量僅供參考。

5 ?總結(jié)

總結(jié)分析：A類托架由于是現(xiàn)場進(jìn)行拼裝和焊接，從安全、質(zhì)量以及進(jìn)度方面考慮均不占優(yōu)勢，一般不推薦使用;B類托架由工廠加工成形，整體安裝速度快，構(gòu)件受力可靠度高，但構(gòu)件整體較大，運(yùn)輸較為困難，如果各節(jié)點(diǎn)能改裝為銷接，可大大提高其通用性;C類靈活簡單，安裝速度較快，周轉(zhuǎn)運(yùn)輸簡單，但一般應(yīng)用于連續(xù)梁的0#段施工，如連續(xù)剛構(gòu)采用此結(jié)構(gòu)時(shí)，上部支撐位置需要在墩身內(nèi)預(yù)埋盒子，并對縱梁進(jìn)行改進(jìn)，0#段施工推薦采用此結(jié)構(gòu);D類結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用于懸臂2m以內(nèi)0#段施工，材料用量及安裝速度均有優(yōu)勢，懸臂2m以內(nèi)0#段托架可優(yōu)先選用。

本文通過四種連續(xù)箱梁0#段施工托架的結(jié)構(gòu)類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工過程及經(jīng)濟(jì)效益幾方面進(jìn)行細(xì)致的介紹與分析，并結(jié)合涪江雙線特大橋、御臨河雙線特大橋、兩溪河特大橋的連續(xù)箱梁現(xiàn)場應(yīng)用，提出了托架的各自特點(diǎn)以及優(yōu)缺點(diǎn)，并進(jìn)行總結(jié)分析，對連續(xù)箱梁0#段的施工托架選型有一定的參考價(jià)值。

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