摘要：通过工程实践，介绍了高墩箱梁悬臂浇筑0号块施工采用的一种较新颖的穿柱式托架，从结构计算、施工要点、安全性及经济成本进行分析比较，穿柱式托架对工期有利，施工简单方便，安全性能好。可供类似工作借鉴。
关键词：高墩；悬臂浇筑；穿柱式托架
随着我国经济实力的快速增长，高速公路建设迅猛发展，至目前，高速公路所经走廊带基本上已进入山区，公路桥隧比很高，特别是高架桥，墩高100m以上的大跨径桥梁已比较常见，同时建设单位对工程进度要求较高。在高墩箱梁悬臂浇筑0号块施工时，采用落地支架浇筑混凝土显然不现实。常规施工方法是在墩顶段墩身设置预埋件，拼装牛腿式悬臂支架作为支撑，在支架上浇筑混凝土。支架材料一般采用贝雷架、拆装式桁架、军用梁、万能杆件或型钢桁架。本文通过工程实践，介绍一种穿柱式托架，该托架结构新颖、加快施工进度、施工简单方便、安全性能好有一定的借鉴价值。
1 工程概况
白马溪大桥是湖北省宜张高速公路上一座刚构桥，全长560米，主桥上部结构为（80+150+80）m连续刚构预应力混凝土箱梁。桥墩为双肢薄壁空心的墩，墩高76-105m。主梁断面为单箱单室行截面，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2.0次抛物线变化：箱梁根部高度9.2m，跨中高度3.4m，箱梁根部底板厚110cm，跨中底板厚32cm，箱梁根部腹板厚75cm，跨中厚50cm，边跨直线段厚60cm，箱梁腹板厚度从根部至跨中分两次线性变化。箱梁合拢段顶板厚度28cm，0号节段顶板厚48cm。箱梁顶宽12.0m，底宽6.5m，顶板悬臂长度2.75m，悬臂板端部厚18cm，根部厚70cm。箱梁0号块在双肢薄壁墩墩顶处设4个70cm厚的横个板。箱梁0号块设计长度14m。
2 托架形式及优点
1）托架形式及比较
箱梁0号块施工安全更重要的是0号块托架。托架一般为现场加工，基本上是一次性的临时设施，也要审查其计算书，分析其整体结构的受力及刚度，检查焊缝质量，安装完成后，再采用预压的方式，检验其安全性。由于托架为现场加工，各施工单位根据其材料情况、施工习惯、桥梁结构形式等因素，托架方式多样。本文就常规三角托架和本项目穿柱式托架进行比较，认为白马溪大桥箱梁0号块穿柱式托架设计安装简单、优点较多。
箱梁0号块施工常规采用的三角托架。三角托架主梁采用双拼工字钢，斜撑采用双拼槽钢，拉杆采用精轧螺纹钢，与桥墩连接的锚固方法是：墩身砼采用钢盒预留槽口，每个三角托架采用4根φ32精轧螺纹钢筋张拉锚固。
而白马系大桥箱梁0号块施工采用的穿柱式托架，示意见图1。主墩墩身顶部倒角处随主墩一次性浇筑完成，预埋6根14m长I56a工字钢于墩顶倒角下部作为0#块施工托架，工字钢横向间距为0.75+1.6+1.8+1.6+0.75=8.3m。0#块分配梁采用I32a工字钢，间距80cm，分配梁与托架接触处放置砂筒卸落装置，每4根I32a工字钢顶部交叉焊2根L75×7角钢作为斜撑。0#块两端底模板与工字钢分配梁间垫方木以保证底模安装到位，0#块翼板下分配梁上铺方木作为翼板模板支撑平台。预埋I56a、砂筒卸落装置、分配梁I32a彼此接触处焊接牢固以形成整体。托架上安装栏杆，形成宽敞、安全的施工平台。型钢的集中受力处焊加劲肋加强。
图1 穿柱式托架示意图
对比这两种托架结构，关键区别在于托架与主墩的连接方式不同，三角托架是采用精轧螺纹钢把主梁锚固在主墩上，两根斜撑通过钢板连成整体，施工是保证斜撑与钢板的连接点紧贴在主墩上，可称之为悬挂连接，而白马溪大桥托架是直接将主梁工字钢预埋在墩顶位置。
2 穿柱式托架的优缺点
与三角托架相比，这种穿柱式托架安装施工简单，便于安装，在施工过程中节省工期，加快施工进度；另一方面，这种托架安装无需焊接，避免了因为焊接质量而导致的安全事故。不过这种托架不可多次周转，重复使用，经济效果比较差。但是考虑到安全问题，这种托架的优点是非常突出的。
3 为穿柱式托架受力分析计算
该托架计算模型分为两部分，分别为I32a工字钢分配梁计算和I56工字钢主梁计算。
1）分配梁计算
分配梁计算分为肢间I32a工字钢分配梁计算和外悬臂端I32a工字钢分配梁计算
a.肢间I32a工字钢分配梁计算
荷载组合：P=1.2*（P1+P2）+1.4*P4(P1:肢间混凝土荷载、P2：模板自重荷载、P4：作业人员和机具等荷载)，经过计算肢间I32a工字钢分配梁满足荷载要求。
b.外悬臂端I32a工字钢分配梁计算
荷载组合：P=1.2*（P1+P2）+1.4*P4(P1:肢间混凝土荷载、P2：模板自重荷载、P4：作业人员和机具等荷载)
P=1.2*（73.74+3.16）+1.4*4.5=98.58KN/m
最大剪切应力为33.69pa＜[τ]=125Mpa，满足要求。
2）主梁计算
主梁计算分为肢间主梁计算和外悬臂端主梁计算
a.肢间主梁计算
荷载组合：P=1.2*（P1+P2+P3）+1.4*P4(P1:肢间混凝土荷载、P2：模板自重荷载、分配梁荷载P3、P4：作业人员和机具等荷载) ，经过计算肢间I56a工字钢主梁满足荷载要求。
b.外悬臂端主梁计算
荷载组合：P=1.2*（P1+P2+P3）+1.4*P4(P1:肢间混凝土荷载、P2：模板自重荷载、分配梁荷载P3、P4：作业人员和机具等荷载)
P=1.2*（106.51+4.55+1.41）+1.4*4.5=141.26 kN/m
①结构位移图：
图2 主梁结构位移图（单位：m）
最大位移发生在主梁悬臂外端，位移值为1.28mm，悬臂最外端对应位移值为1.28mm＜[f]=2000/400=3.75mm，满足要求。
②结构剪力图
图3 支架结构剪应力图（单位：Mpa）
最大剪切应力为41.19Mpa＜[τ]=125Mpa，满足要求。
③结构支撑反力图
反力最大值为213.5KN，满足要求。
4 0#块施工要点
1）托架加工制作时，材质、质量一定要符合设计要求，墩身施工完成后及时检查托架预埋件的安装偏差，及时进行修整，预埋的I56a、砂筒卸落装置、分配梁I32a彼此接触处焊接牢固以形成整体。
2）0号块混凝土方量大，面积大，浇筑时分两次浇筑，第一次浇筑至腹板倒角处8.3m，第二次浇筑0.9m，混凝土入模应采取多点灌注，底板和腹板（两侧应同时分层）要分层浇筑，分层厚度30cm，灌筑顶板混凝土时，从外侧向内侧灌筑。
3）0#块混凝土浇筑完毕后，在顶板混凝土初凝前及时铺盖土工布，并24小时淋水养护，淋水范围包括顶板、箱梁内部，腹板外侧整个0#块表面。
5 结语
目前，高速公路项目中墩高大跨径桥梁已比较常见，但建设单位对工程进度要求较高。在高墩箱梁悬臂浇筑0号块施工时，0号块托架常规施工方法是采用三角托架。该托架结构复杂，不便于安装，施工工期较长，托架安全性跟焊缝的质量有很大关系，由于工期紧，焊缝焊接质量可能会因为赶工而达不到要求，且高空焊接不易操作，受人为因素影响可靠性不高，安全可靠性不易保证。本文通过工程实践，介绍一种穿柱式托架，该托架结构简单新颖、施工简单方便，施工工期短；无需焊接，避免了因焊接质量而影响托架的安全性，因此安全性能好。从安全性和工程进度方面考虑，该穿柱式托架值得大力推广。
论文作者:李彬,熊海林,彭文志
论文发表刊物:《基层建设》2016年27期
论文发表时间:2017/1/9
标签：托架论文; 荷载论文; 工字钢论文; 悬臂论文; 分配论文; 混凝土论文; 结构论文; 《基层建设》2016年27期论文;