高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥0号块装配式托架法施工

高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥 0号块装配式托架法施工

姚红宁

中国水电建设集团十五工程局有限公司路桥工程公司

[摘 要] 高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂浇筑法施工时，作为基准节段最先施工的0号块是关键技术，对后期线形控制影响极大。本文结合四川仁寿至屏山新市公路LJ21标段马边河2号大桥0号块托架施工实例，阐述了0号块托架法施工技术要点，主要包括托架结构选型以及设计思路，托架验算及托架拼装预压方法。最后提出了0号块立模标高的确定方法，该法在大跨高墩连续刚构桥梁施工中具有应用价值。

[关键词] 高墩 大跨径 连续刚构 0号块 装配式托架法

马边河2号大桥是四川仁寿至屏山新市公路LJ21标段控制性工程，跨越河谷大型桥梁。本桥为左右线分离式单箱单室变截面三向预应力连续刚构桥，主桥左右线均为75+140+75m，单线顶面宽度为12.6m；主墩均为薄壁墩空心墩，薄壁墩横桥向7.0m，顺桥向8m， 0号块全长12m，高8.7m，腹板厚85cm；右线0号块全长13m，高8.5m，腹板厚85cm。0号块是主梁悬浇施工的起步节段，在其基础上组装挂篮，分节段对称施工主梁，各节段主梁标高、轴线、施工预拱度、成桥线形的控制均以此为基准。由于主墩高86m，通过方案比选，采用在墩身上部设置装配式托架，在托架上支模现浇的施工方法。

图1 箱梁0#块构造图

1. 装配式托架结构

马边河2号大桥0号梁段墩外伸2.5m，计划分两次浇筑，第一次浇筑到箱梁腹板顶缘，第二次浇筑顶板和翼缘板。0号梁段混凝土浇筑采用三角托架支承，托架由双拼[36b槽钢焊接而成，下侧搁置在桥墩的预埋钢盒内，顺桥向桥墩两侧的托架上缘采用3根精轧螺纹钢拉杆连接在一起。横桥向每侧共布置5道三角托架。1号桥和2号桥托架上分别布置7、6组I22b工字钢横向分配梁，托架与分配梁之间安装砂筒卸落装置，砂筒高度按30cm设计。分配梁上布置15组由双拼[10槽钢焊接而成的支撑梁，支撑架上方布置由[10槽钢与6mm钢板组合而成的钢模板。

0号梁段横桥向各布置2个三角形托架，托架构造与顺桥向托架构造相同，也采用双拼[36b槽钢焊接而成，下侧搁置在预埋钢盒内，上缘采用2根精轧螺纹钢拉杆将两侧托架连接在一起。托架上布置4道I22b工字钢横向分配梁，其上铺6mm钢板，承担0#块箱梁侧模重量，同时形成施工平台。

0号梁段墩顶箱室内沿顺桥向布置斜腿托架，托架下侧与预埋钢板焊接，上侧搁置在预埋垫块上。其中，1号桥布置4道托架，托架之间用方木横向支撑，托架上布置9道16×16mm方木，其上铺底板12mm胶合板模板。2号桥布置5道托架，托架之间用方木横向支撑，托架上布置13道16×16mm方木，其上铺底板12mm胶合板模板。下图所示为1号0号梁段装配式托架布置。

施工时，应准确预埋三角托架钢盒、精轧螺纹钢孔道以及墩顶箱室内斜腿托架的预埋钢板及支撑牛腿，并须准确定位。钢盒和支承牛腿的埋入深度不得小于图中设计值。

图2 托架平台三维示意图

图3 0号梁段托架平面图 图4 0号梁段托架立面图

2. 托架预压

2.1 预压目的

0号梁段支架搭设完成之后必须进行荷载试验，目的为了检验支架结构安全、模拟混凝土加载工况，获取支架形变数据、检验支架的弹性变量，消除因支架竖向非弹性变形对标高的影响等，最终检查0号梁段支架的强度及稳定性，即支架的安全性。

2.2 托架预压设计

0#块托架采用千斤顶反压法，反压托架的构造与0#块托架构造一致。两托架沿桥墩高度方向的净距为50cm，施工桥墩时应注意预埋反压托架的钢盒和精轧螺纹钢孔道。在上下两个托架之前应设置由双拼[36b槽钢焊接而成临时支承，支承上端留有10mm的间隙，以适应托架沿钢盒的变形。

千斤顶置于上托架上，托架上方和下方均布置由2根I32b工字钢组成的分配梁。为使分配梁能连成整体，将千斤顶力作用于三角托架上，应在工字钢上下缘焊接板厚不小于12mm的钢板。若三角托架安装不能处在同一高程时，应根据缝隙大小确定钢板厚度，将其垫塞在托架和分配梁之间。托架加载预压时，基本模拟主梁混凝土浇筑时的加载程序，墩柱两侧须同时对称进行，确保其处于良好的受力状态。加载过程分级进行，按40％→80％→100％→120％的顺序加载。卸载时，按加载程序的逆顺序进行。加载预压和卸载过程的各阶段，并测量托架变形，其目的是检验托架的安全性和焊接质量。

图5 托架布置图

托架预压应遵循对称、均匀、缓慢、分级的加载原则，加载前应仔细检查托架与桥墩、托架精轧螺纹钢拧紧程度。

加载前、加载中和卸载后的变形应用高精度水准仪测量，并做好详细的记录。

支承构件不能将上下二个三角托架顶紧，应留有5mm间隙，试验过程中出现过大位移时，该支承构件才参与受力，以确保安全。

应确保由双拼I32b工字钢构造的反力梁与三角托架密贴，当出现缝隙时钢板垫塞，确保反力梁与托架一起受力。

3. 0号块施工

3.1 施工流程

0号梁段采用在墩柱顶部安装装配式托架，再在托架上布置分配梁构成作业平台，然后安装模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土的施工工艺。0号梁段计划分二层浇筑：浇筑顺序为第一次浇筑到箱梁腹板顶缘，第二次浇筑顶板和翼缘板。0号梁段施工步骤框图如图所示：

图6 施工步骤框图

3.2 托架安装

根据托架设计标高，在墩身施工中，预埋钢盒。墩身施工完成后，焊接连接钢板及托架水平杆及斜向杆，安装反力架进行预压，安装托架纵、横向分配梁，安装底模，调整标高。

图7 现场照片1

3.3 模板及钢筋

模板采用大块加工刚模，分两次安装，安装高度按照左右线两次施工混凝高度安装，箱室内模支撑在地板上，采用扣件式钢管；钢筋的安装采用两次完成，在安装顶板钢筋时，按设计位置，安装预应力管道。

图8 现场照片2

3.4 混凝土

混凝土为高性能混凝土，输送方式为泵送，分两次浇筑，施工过程中严格按规范要求，控制混凝土水灰比、坍落度以及浇筑顺序分层厚度。

3.5 标高和墩身位移控制

（1）标高控制：安装底模时，通过设置预拱度的办法来设置标高值，底模板标高=设计高程+成桥预拱度+施工预拱度+施工调整值；成桥预拱度由设计给出，施工预拱度有监控量测单位给出，施工调整值由施工经验确定。底模设计标高由监控量测单位给出指令单，施工单位按此高程施工。

（2）墩身位移控制：由于墩身高，0号块托架施工荷载对墩身的不对称作用，必然会使墩顶端向墩内侧产生位移Δ，按位移公式计算，每片薄壁墩将向内侧产生10mm的位移。施工控制方法是将横向分配梁与每片薄壁内侧顶限位。墩顶混凝土最大拉应力仅为0.36MP，满足要求。

4. 结语

0号块是高墩大跨径预应力混凝土连续刚构桥采用悬臂浇筑法施工时的关键技术，托架法又是0号块施工的有效方法之一。通过工程实践证明，对于墩身高度较高，现浇梁段长度较长，且项目施工受地形局限性影响的情况下，0号梁段采用托架法现浇施工工艺的综合效益是十分显著的。通过托架法现浇施工工艺，解决了连续刚构0#块预压材料用量大，功效低，安全隐患较大等问题，该工艺通过精轧螺纹钢、千斤顶实现了对托架的预压，施工时间短、运行平稳、安全可靠。因此托架法施工的安全稳定性、刚度是满足规范要求的。托架法施工工艺在项目应用情况良好，提高了施工效率，保证施工质量的同时控制了项目实施成本，可推广应用于连续刚构0#块托架预压技术领域。