連續(xù)剛構(gòu)橋爬錐鉸接式托架施工技術(shù)

張小龍，劉永亮，于文洋

（中交二公局第五工程有限公司，西安 710119）

1 工程概況

云茂高速公路第TJ10合同段省道S370跨線橋?yàn)槿缫宦?lián)連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑組合為40m+70m+40m。主墩及邊墩均為矩形空心薄壁墩，主墩墩高58.7m。箱梁截面為單箱單室，頂板寬12.5m，底板寬6.5m，箱梁0#塊總長9m，根部高4.3m。邊跨直線段長3.9m，高2.1m。箱梁0#塊托架及邊跨直線段均采用爬錐鉸接式托架施工。

2 施工技術(shù)特點(diǎn)

爬錐鉸接式托架施工技術(shù)具有以下幾個特點(diǎn)：

1）以爬錐和高強(qiáng)螺栓作為托架連接的預(yù)埋件，變焊接連接為機(jī)械連接，受力更可靠。

2）傳統(tǒng)三角架采用焊接連接，對墩柱預(yù)埋件安裝精度要求高。本拖架由2根桿件通過銷軸連接，運(yùn)輸方便，對上下掛件高差預(yù)埋件精度要求低[1]。

3）由于托架尺寸較大，傳統(tǒng)托架拆除后需切割解體后方可運(yùn)輸；本托架采用鉸接式，周轉(zhuǎn)利用率高。

4）通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整托架角度，箱梁0#塊施工完畢后可周轉(zhuǎn)利用至邊跨直線段托架施工。

3 施工工藝

3.1 爬錐托架構(gòu)造

爬錐鉸接式托架由三角架、銷軸、牛腿掛件、爬錐系統(tǒng)組成。

三角架由橫桿和斜桿組成，通過銷軸連接。橫桿采用40b對扣，斜桿采用32b對扣，在斜桿和橫桿連接處采用2cm厚鋼板設(shè)置耳板。銷軸直徑8cm，采用40CR材質(zhì)。牛腿掛件采用20mm厚鋼板雙面滿焊組焊而成，焊縫高度≥1cm。爬錐采用M42型高強(qiáng)度螺栓，40CR材質(zhì)。單個牛腿掛件配套6根爬錐螺栓。

根據(jù)受力計算，單個0#塊托架單側(cè)布設(shè)4片三角架。托架上主承重橫梁采用2根雙拼HN350型鋼，分配梁采用Ⅰ22b型鋼，分配梁在腹板處加密。托架構(gòu)造圖如圖1所示。

3.2 爬錐托架質(zhì)量控制

托架各構(gòu)件之間的連接主要為焊接連接，焊縫的質(zhì)量是整個托架質(zhì)量的關(guān)鍵，托架各處的焊接須嚴(yán)格按設(shè)計圖紙進(jìn)行，除設(shè)計圖中已標(biāo)明的焊縫之外，其余均為8mm貼角焊。所有焊縫質(zhì)量均須滿足相關(guān)焊接規(guī)范。

托架各個構(gòu)件的加工質(zhì)量至關(guān)重要，為確保各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計要求，托架加工完成后應(yīng)進(jìn)行探傷檢測，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求后方可投入使用。

圖1 箱梁0#塊托架構(gòu)造圖（單位：cm）

3.3 爬錐托架安裝

爬錐托架按如下流程安裝：墩柱施工時預(yù)埋爬錐→安裝牛腿掛件并用高強(qiáng)螺栓固結(jié)→安裝三角架并銷接固定→焊接平聯(lián)及剪刀撐。

3.3.1 爬錐預(yù)埋

單個牛腿掛件設(shè)置6根爬錐，在施工最后一節(jié)墩柱前，根據(jù)托架設(shè)計圖紙，在外側(cè)模上精確標(biāo)記每個爬錐外輪廓線。外側(cè)模板安裝完畢后，在薄壁墩內(nèi)倉安裝爬錐并用井字型鋼筋定位固定。

3.3.2 安裝牛腿掛件

墩柱澆筑完成后，拆除墩柱外側(cè)模，利用墩柱施工時的懸臂模板掛架平臺作為牛腿掛件安裝操作平臺。采用塔吊點(diǎn)狀牛腿掛件，就位后，及時擰入受力高強(qiáng)螺栓，使掛件和墩柱混凝土形成整體。

3.3.3 三角架安裝

三角架由1根橫桿和1根豎桿組成，提前在地面上將橫桿和斜桿連接銷軸安裝，并將橫桿尾部和斜桿尾部采用手拉葫蘆固定成三角形。塔吊起吊后先對位橫桿和上牛腿掛件，上銷軸安裝完畢后，利用手拉葫蘆調(diào)整三角架角度，完成斜桿和下牛腿掛件銷軸安裝。

3.3.4 焊接平聯(lián)及剪刀撐

為避免托架橫橋向晃動，三角架安裝完畢后，塔吊吊裝[18槽鋼，將4片三角架焊接固定。

3.4 托架預(yù)壓

本橋采用“鋼絞線張拉模擬荷載”的方式在托架頂進(jìn)行施壓，施壓目的主要是通過測量觀察各施壓節(jié)點(diǎn)處的變化，以檢驗(yàn)托架的穩(wěn)定性、安全性及變形等。此種方案是在承臺施工時，在承臺頂預(yù)埋型鋼作為錨固端。在托架安裝完畢鋪設(shè)橫向主梁后，將鋼絞線用錨具連接延伸至托架頂面，采用穿心千斤頂進(jìn)行分級張拉的方式進(jìn)行模擬荷載預(yù)壓。

承臺頂部設(shè)置型鋼預(yù)埋件，并在預(yù)埋件上設(shè)置張拉固定端，托架上設(shè)置張拉端。鋼絞線采用φs15.2型，單側(cè)設(shè)置2個張拉點(diǎn)同時分級張拉。

反拉墊梁頂面放置工作錨板，將夾片稍稍打緊，其上安裝千斤頂進(jìn)行張拉。扁擔(dān)梁的安裝要注意，在位置不擋鋼絞線的情況下，盡量靠近節(jié)點(diǎn)，承臺上反拉預(yù)埋件設(shè)置夾片式圓形固定錨具。

張拉原則：2側(cè)4個張拉點(diǎn)同時分級張拉[2]。在加載前測量各觀測點(diǎn)的標(biāo)高。

鋼絞線采用單端張拉，采用100t穿心千斤頂，數(shù)量為4臺，以便滿足對稱施加張拉力的要求。荷載按照0→20%→50%→100%分級加載，每級加載完畢持荷10min后觀測標(biāo)高。

當(dāng)加載至100%后，宜每6h測量一次變形值。預(yù)壓荷載持續(xù)時間以托架變形穩(wěn)定為原則確定，最后2次觀測平均值之差≤2mm時，即可終止預(yù)壓。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，加載至100%后6h內(nèi)，變形值較大，12h后就基本穩(wěn)定，因此保持100%荷載12h即可開始卸載。

預(yù)壓觀測點(diǎn)設(shè)置在最外側(cè)三角架橫梁根部和端部，每側(cè)設(shè)置4個觀測點(diǎn)，共計8個觀測點(diǎn)。

分級卸載并及時觀測。卸載按照100%→50%→0分級卸載，同時做到前后、左右同時卸載。全部卸載后，測量其標(biāo)高。對所有測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出托架的彈性變形量與非彈性變形量，并將彈性變形量作為施工中的預(yù)留抬高量。

3.5 托架拆除

箱梁0#塊完成張拉預(yù)應(yīng)力張拉后，即可開始拆除托架，托架拆除遵循先搭后拆、后搭先拆的施工順序依次進(jìn)行。步驟如下：砂筒掏砂落?！鸪啄０?、分配梁等→移除承重梁→于墩身操作平臺上拆卸三角架→對墩身預(yù)埋件位置外觀進(jìn)行修補(bǔ)處理。

三角架和牛腿掛件采用塔吊和梁頂卷揚(yáng)機(jī)協(xié)同作業(yè)的方式拆除。拆除前用手拉葫蘆將三角架橫桿和斜桿尾部固定，塔吊提吊三角架橫桿前端，卷揚(yáng)機(jī)提吊三角架橫桿后端。拆除上牛腿掛件受力螺栓和下牛腿掛件銷軸后，整體下放至地面。

4 爬錐鉸接式托架擴(kuò)展應(yīng)用

本橋邊跨現(xiàn)澆段長3.9m，其中實(shí)心段端橫隔板長1.25m，蓋梁外懸挑2.65m，邊跨直線段采用托架法施工。箱梁0#塊托架拆除后周轉(zhuǎn)利用至邊跨直線段使用，因蓋梁和墩柱橫向面不在同一個平面，通過調(diào)整上下牛腿掛件間距及三角架角度即可實(shí)現(xiàn)。

5 施工效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

爬錐鉸接式托架全部采用機(jī)械連接，拆除后可周轉(zhuǎn)利用至其他橋位箱梁0#塊托架及邊跨直線段支架及大懸臂蓋梁托架。與傳統(tǒng)的整體焊接式三角托架相比，無需切割解體，不存在材料浪費(fèi)。單個0#塊托架牛腿掛件及三角架總質(zhì)量11t，按周轉(zhuǎn)使用3次考慮，單套托架節(jié)約費(fèi)用7.7萬元。

5.2 工期效益

在本工程實(shí)踐中，因采用裝配化施工，單座0#塊牛腿掛件及三角架用1d時間即可全部安裝完成。對比分析常規(guī)的預(yù)埋鋼板焊接托架，1d焊接2片三角架，全部安裝完畢需耗時4d，工期節(jié)約75%。

5.3 質(zhì)量效益

在質(zhì)量方面，采用爬錐鉸接式托架施工可得到以下效益：（1）三角架、爬錐、受力螺栓、牛腿掛件全部在廠家加工，托架全部采用機(jī)械連接，相較于工地自行加工、焊接連接依靠工人技術(shù)水平的情況，質(zhì)量更加可靠；（2）爬錐預(yù)埋無需切斷墩柱主筋，無需調(diào)整主筋間距，無需在混凝土表面預(yù)留槽口，對墩身結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響不大；（3）避免了在墩柱混凝土附近進(jìn)行高溫焊接，而燒傷墩身混凝土。

6 結(jié)語

采用爬錐鉸接式托架法施工，為項(xiàng)目首創(chuàng)且在中交二公局內(nèi)部屬于首次應(yīng)用。該方案在實(shí)施前經(jīng)過詳細(xì)的受力結(jié)構(gòu)計算，加工過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，安裝后采用等效預(yù)壓驗(yàn)證。目前該橋4個箱梁0#塊均已施工完畢，實(shí)踐結(jié)果證明該方案可行，實(shí)現(xiàn)了托架裝配化施工，降低了施工成本，節(jié)約了施工工期，保證了工程質(zhì)量，具有推廣應(yīng)用的價值。