連續(xù)剛構(gòu)橋塊0#施工關(guān)鍵技術(shù)與托架計算分析

中圖分類號：U448.23文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.051

文章編號：1673-4874（2025）01-0173-03

0 引言

隨著連續(xù)梁橋及連續(xù)剛構(gòu)橋的應(yīng)用與發(fā)展，其施工階段的安全性和施工質(zhì)量一直是研究人員關(guān)注的重點[1]。 塊為連續(xù)剛構(gòu)梁段的起始段，其梁高通常是最高的節(jié)段，由于其自重較大，施工難度較高，通常采用現(xiàn)澆施工方法，因此對該施工關(guān)鍵工藝及支架計算分析具有一定的工程意義[2-3]。

對于高墩橋梁而言，落地式支架的搭設(shè)存在較大的困難，并且施工風險較大，因橋墩高度造成的成本也隨之增大。裝配式三角托架為一種懸空支架，不受施工高度以及橋梁下方地質(zhì)構(gòu)造的影響，但其構(gòu)件較多，在澆筑狀態(tài)下各構(gòu)件的受力情況是保證結(jié)構(gòu)安全的重點，其相應(yīng)的施工工藝通常也作為連續(xù)剛構(gòu)橋施工過程中的關(guān)鍵技術(shù)[4-5]。

本文以燕尾特大橋現(xiàn)澆段主梁托架為研究對象，按照實際施工方案設(shè)置了最不利的荷載工況，采用MidasCivil有限元分析軟件建立了包括分配梁、斜桿、豎桿及對拉桿等構(gòu)件在內(nèi)的空間分析模型，對各構(gòu)件的強度以及剛度進行了計算分析。

1工程概況

燕尾特大橋位于貴州省清鎮(zhèn)市濱湖街道辦事處燕尾村燕尾水庫，跨越燕尾水庫，場區(qū)屬溶蝕一構(gòu)造地貌單元，橋地為河谷地形。橋區(qū)地面高程為 ，相對高差約為196. 2m。橋場區(qū)地下水類型為第四系松散土層孔隙裂隙水、基巖裂隙水、巖溶水。

該橋上構(gòu)采用 （58+100+58）m預應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，每幅主梁采用直腹板的單箱單室箱梁，箱梁頂面設(shè)與路拱同坡的單向坡，箱梁頂板寬 厚 ，主墩頂變厚50cm；翼緣懸臂長 4.275m ，根部厚90cm；底板寬8m，厚度由支點處100cm按2次拋物線變化；腹板厚度，墩身范圍內(nèi)的 梁段為 ， 至 梁段為 梁段由80cm漸變?yōu)?0cm，7#梁端至合龍段為60cm，現(xiàn)澆段由60cm漸變至 ，漸變均按直線變化；中邊跨合龍段長度為 2m ，主墩墩頂設(shè)置4道60cm厚度的中橫梁。

連續(xù)梁或者連續(xù)剛構(gòu)橋的 塊施工作為主橋施工的控制性關(guān)鍵工程，其施工質(zhì)量是技術(shù)人員關(guān)注的重點，考慮到該工程項目主墩的高度，并且綜合現(xiàn)場情況及經(jīng)濟性，最終選擇具有結(jié)構(gòu)輕盈且穩(wěn)定性較好、材料可重復使用和施工方便快捷等優(yōu)點的托架法進行施工。

主梁 塊施工采用托架施工方案，墩身施工時提前理設(shè)預埋件，待墩身強度達到設(shè)計強度后安裝托架，預壓完成后進行主梁 塊節(jié)段施工。根據(jù)該項目 塊結(jié)構(gòu)尺寸形式、現(xiàn)場施工能力及調(diào)查參考資料情況，擬對 塊分兩次澆筑，每次澆筑高度為3. 1m 分界線使混凝土新舊搭接面處于箱梁截面中性軸附近截面低應(yīng)力區(qū)域，有利于控制箱梁施工質(zhì)量，同時方便現(xiàn)場施工操作及施工安全控制。主梁 塊墩梁連接處底板厚 1m ，墩間及懸臂部分底板厚 ，底板寬8m、長

2 塊托架設(shè)計概況

2.1托架結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)

項目采用裝配式三角托架，上搭承重梁與縱向分配梁，托架之間設(shè)置橫向聯(lián)系。三角托架材料均采用雙拼 ，間距為1 承重梁為三拼I45a，間距為 ：縱向分配梁為I10，腹板下間距為0.17m，箱室下間距為 ，分配梁間滿鋪 10cm方木；底模為 15m m 厚竹膠板。托架布置如圖1所示。

2.2最不利工況的確定

結(jié)合主梁及托架設(shè)計方案，按照施工流程確定加載工況。本文設(shè)置兩種工況，均按照托架上方一次性澆筑混凝土為基礎(chǔ)進行計算：工況一設(shè)置為1.2倍恒載 +1.4 倍活載，用于結(jié)構(gòu)的強度以及穩(wěn)定性計算；工況二設(shè)置為1.0倍恒載 +1.0 倍活載，用于結(jié)構(gòu)的剛度計算分析。

3計算模型

3.1模型的建立

本文采用MidasCivil有限元分析軟件并結(jié)合施工工況建立 塊裝配式托架的空間有限元模型，并進行整體結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)模擬分析，如圖2所示。分配梁、斜桿、豎桿及對拉桿等構(gòu)件均采用梁單元模擬。本文所研究工程背景的托架材料均采用Q235鋼材，彈性模量按照 MPa進行設(shè)置，其拉壓強度設(shè)計值按215 進行計算，抗剪強度設(shè)計值按照125MPa進行計算。

3.2荷載計算方法

前文中用于強度、穩(wěn)定性及剛度計算的恒載為鋼筋混凝土的自重荷載，活載包括臨時結(jié)構(gòu)、施工人員及機械產(chǎn)生的荷載以及風荷載。其中模板自重 按照2 進行計算；施工人員以及運輸機具的荷載 按照 進行計算；傾倒及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載 按照 進行計算；施工過程中結(jié)構(gòu)還會受到自然風荷載 ，風荷載的標準值按照式（1）進行計算：

式中： 基本風壓，按照 取值； 一 風荷載體型系數(shù)取值1.3； 一 風壓高度變化系數(shù)取值1.82，此值按照橋墩高度為 74m 進行計算； 一 高度z處的風振系數(shù)，取值為 1.0。

4結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析

經(jīng)過計算，托架的整體應(yīng)力及變形云圖如圖3所示。以下分別對橫向分配梁I10、承重梁3I45a、橫桿以及斜桿的各項指標進行計算。

經(jīng)過計算可得出橫向分配梁的最大組合正應(yīng)力為109. 2MPa ，為拉應(yīng)力，最大剪切應(yīng)力為42.2 ，位于承重梁上方位置；承重梁的最大組合應(yīng)力為30.9MPa，為壓應(yīng)力，最大剪切應(yīng)力為13.7MPa；橫桿的最大組合應(yīng)力為20.9MPa，為拉應(yīng)力，最大剪切應(yīng)力為1.5MPa，主墩兩肢之間的橫梁應(yīng)力相較于兩肢外側(cè)的應(yīng)力更大；斜桿的最大組合應(yīng)力為41.3MPa，為壓應(yīng)力，最大剪切應(yīng)力為0.7 MPa 。由上述計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，整體結(jié)構(gòu)的最不利應(yīng)力狀態(tài)位置位于橫向分配梁，而位于下部的斜桿的主要受力狀態(tài)為受壓，主墩兩肢內(nèi)側(cè)的橫桿的受力更大，這是由于兩肢之間的荷載更大導致的。

經(jīng)過計算，各構(gòu)件的位移狀態(tài)如下：橫向分配梁的最大變形值為 ；承重梁的最大變形值為3.2mm；橫桿的最大變形值為 ；斜桿的最大變形為1.1m m 。由此可知，結(jié)構(gòu)的最大變形位置位于橫向分配梁。

將上述計算結(jié)果統(tǒng)計如表1所示。各構(gòu)件的材料對應(yīng)的拉壓強度設(shè)計值均為215 MPa ，抗剪強度設(shè)計值均為125 MPa 。由此可知，在強度計算工況下，各構(gòu)件的應(yīng)力均滿足要求。對于位移計算結(jié)果，表1中給出了各構(gòu)件的位移允許值 ，由于斜桿主要承受軸力，且變形較小，下文將對其進行單獨的穩(wěn)定性分析，此處僅給出除 之外的各構(gòu)件位移充許值。對比表1數(shù)據(jù)可知，在剛度計算工況下的各構(gòu)件變形也滿足要求。

對斜桿的穩(wěn)定性進行計算分析，根據(jù)斜桿的截面參數(shù)，可以計算得到其面積為7 ，截面繞 x 軸的慣性矩 為 ，繞 y 軸的慣性矩 為 3.37× x 軸的截面抵抗矩 為 y 軸的截面抵抗矩 為 ，回轉(zhuǎn)半徑 為108. ，回轉(zhuǎn)半徑 為

按照兩端鉸接的邊界條件進行計算，計算長度 按照 進行取值， x 及 y 方向上的長細比分別為15.35和25.57，經(jīng)查對應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)分別為 0.982 和0.952 。對構(gòu)件的穩(wěn)定性進行計算，公式如下：

經(jīng)過有限元分析可知，斜桿的最大軸力 N 為274.2KN，彎矩值為 5.2k N·m ，進一步計算得出 σ為42.2 MPa lt;2 15 MPa ，因此穩(wěn)定性滿足要求。

綜上所述，本文工程背景采用的托架的應(yīng)力變形以及穩(wěn)定性均滿足設(shè)計要求，并且具有一定的安全富裕。

5施工關(guān)鍵技術(shù)

在橋梁建設(shè)中， 塊作為整個主梁的起始節(jié)段，對后續(xù)施工質(zhì)量和橋梁整體的穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用。因此，其施工工藝關(guān)鍵技術(shù)的準確實施顯得尤為重要。

托架施工是確保梁體在施工過程中穩(wěn)定的關(guān)鍵步驟，其采用的預埋鋼盒牛腿工藝，特別強調(diào)了預埋件的定位精度。為了確保托架安裝的精確性，施工前需要對鋼筋骨架進行綁扎，使之成為一個整體。之后，在基模上放樣并定位托架頂部的牛腿，通過水平方向的鋼管來控制預埋鋼盒保持在同一水平線上。確保定位精度不僅需要技術(shù)人員的高度專注，還需要依賴精確的測量工具和方法，如吊線錘等。此外，施工過程中還需采取有效的固定措施，確保上下牛腿在同一豎直線上，從而保證托架的穩(wěn)定性和可靠性。

塊的模板安裝是確保橋梁主梁線形及其起始節(jié)段質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。施工前，必須對進場的鋼模板進行全面的檢查，包括尺寸、強度、剛度、平整度和垂直度等，確保所有模板符合規(guī)范要求。在模板安裝時，不僅要根據(jù)設(shè)計提供的預拱度值和現(xiàn)場堆載預壓觀測值對模板的標高進行調(diào)整，還要特別關(guān)注第一節(jié)模板的安裝，包括對模板頂部的標高及線形進行全面核查，防止任何偏差影響主梁頂板的標高及線形。

6結(jié)語

本文以燕尾特大橋為研究對象，采用MidasCivil有限元分析軟件對 塊現(xiàn)澆托架進行受力分析，計算結(jié)果表明托架的橫向分配梁I10、承重梁3I45a、托架、橫桿1、橫桿2及斜桿的強度、剛度以及穩(wěn)定性均滿足規(guī)范性。

裝配式三角托架施工簡單，施工效率高，支撐系統(tǒng)的可操作性、可控制性較強，能簡化安拆工序，且施工成本低，具有較好的經(jīng)濟效益。同時，該應(yīng)用方案的安全系數(shù)較高，施工質(zhì)量可靠，具備較好的應(yīng)用價值，通過總結(jié)托架施工及模板安裝的關(guān)鍵技術(shù)，可為同類型連續(xù)剛構(gòu)橋的 塊現(xiàn)澆施工提供參考。

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