中电建路桥集团有限公司四川分公司 四川 成都 610041
摘要：连续刚构桥结构整体性好，是高速公路桥梁建设中主选的桥型之一。0号块的施工作为连续刚构桥成型的关键控制节点，需精心设计施工措施。以赤水河连续刚构特大桥为例，就0号块的施工过程中托架进行研究，并通过有限元计算软件Midas CiVil建立托架模型，分析各个组成构件的最大正应力和剪应力以及对拉丝杆的最大拉应力。计算结果表明：悬臂式托架设计经济合理，可有效的保证施工过程中构件的安全性和稳定性。
关键词：连续刚构桥，0号块，托架施工
引言
连续刚构桥施工简便，投资性价比高，结构整体性好，是高速公路桥梁建设中主选的桥型之一。0号块的施工常采用悬臂对称法，以平衡施工过程中两端产生的力矩。托架作为0号块施工过程的承重主体，设计较为复杂，对混凝土现浇过程中的安全性和成型质量至关重要[1-3]。以赤水河连续刚构特大桥为例，就0号块的施工过程中托架进行研究，并通过有限元计算软件Midas CiVil建立托架模型，分析各个组成构件的最大正应力和剪应力以及对拉丝杆的最大拉应力，为后续新建连续刚构桥0号块施工技术的优化设计和施工工艺提升提供一定的技术参考。
1.工程概况
赤水河特大桥位于赤水河下游、泸州市合江县三江村和大同村境内。大桥5#墩、6#墩为主墩，主桥上部结构设计为三跨105+200+105m三向预应力混凝土连续刚构，主梁结构断面是分幅式单箱单室截面。每幅箱梁顶板宽边14.35m，底板宽8.35m，外翼板悬臂长3.0m，箱梁顶板设置成2%单向横坡。箱梁跨中及边跨现浇段梁高4.1m（箱梁高均以腹板外侧为准），桥墩与箱梁相接的根部断面及墩顶0号梁段高12.5m。箱梁从跨中至根部，箱高以1.8次二次抛物线变化。其中，主梁0号段长13.6m（包括墩两侧各外伸1.8米），采用支架（托架）对称悬臂浇注。大桥立面图如下所示。
通过杆件种类、使用数量、搭设周期、适用范围的对比分析，结合现场地质水文和施工条件，选择悬臂式托架作为本桥0号块施工承载主体。
2.1总体结构设计
0#块施工采用托架法现浇成型。结合现场实际地形情况，施工托架设计方案考虑在5#和6#墩身施工时按照托架设计对预埋件进行处理。托架总体结构布置平面图、立面图、如图2、图3所示。
2.2 托架材料选择
托架主要由三角牛腿、支承钢管、纵、横分配梁组成。三角牛腿的横杆和斜撑均采用2I45a，斜杆和竖杆采用2[25a组成的箱型截面，平联和剪刀撑采用2[25a。三角牛腿上为间距1.1m的φ400×9mm的支承钢管，钢管上为2I45a横向分配梁，其上为I18纵向分配梁，纵向分配梁在腹板位置间距为25cm，底板位置间距为60cm，翼缘板侧模板下为两根2I18纵向分配梁。0#块梁段底模采用大块钢模板。底模板支座的横向分配梁[10槽钢间距为40cm，[10槽钢横向分配梁下I18工钢纵向分配梁间距为25cm，将I18纵向分配梁作为[10横向分配梁的支座。三角牛腿横杆在纵桥向采用4根PSB785φ32精轧螺纹钢筋对拉，在每一组托架上部和下部各设置 2 根通长拉杆和墩柱连接锚固，为了固定托架上段和拉杆衔接处，在两者的衔接处设置型钢压梁、垫板、螺母等斜撑下端采用螺纹钢筋球铰支承于墩柱上[5]。
图2. 0号块托架总体设计平面图
图3. 0号块托架总体设计立面图
2.2托架安装
墩柱混凝土浇筑完毕待其模板全部拆除后，即可开始托架安装，托架的安装均采用现场焊接，方法是利用塔吊以及墩台施工平台在施焊处设置临时吊篮进行操作。
焊接牛腿时，为了防止影响墩柱局部混凝土受力过大而产生开裂等质量问题， 拟在墩柱柱内部先后放置3层钢筋网片， 每一片6mm，大小为10cm× 10cm[6]。
安装牛腿时先用塔机配合工人将施工吊篮安装完毕形成操作平台后再进行牛腿组装，安装顺序为：测量放样→墩身预埋件→定位安装→三角托架主桁架安装→钢管柱安装→横向分配梁安装→纵梁分配梁安装[7]。
3.托架计算
3.1有限元模型的建立
赤水河特大桥5#、6#墩的0#块采用三角托架支撑在桥墩顶部。0#块采用对称施工，单面托架在横桥向布置4个，间距为1.5m+2.9m+1.5m.根据托架的设计形式，通过有限元分析软件Midas Civil建立托架计算模型，对托架特征构件进行力学性能分析。其中，I18纵向分配梁和I45横向分配梁之间、I45横向分配梁和钢管柱之间、钢管柱和托架之间采用弹性连接；三角托架各个构件之间以及托架和墩柱的联系均为固结[8]，托架整体计算模型如图4所示。
图5. I18纵向分配梁荷载计算结果
3.3构件应力分析
托架的组合正应力云图、剪应力云图如下所示。
图9. 底部对拉丝杆计算结果
底部节点板收到的竖向反力最大值为407.2KN，位于两侧托架底部底部节点板由4根?50mm的丝杆组成，每个丝杆受到的剪力为407.2/4=101.2KN。丝杆受到的剪应力为：101.2*103/(3.14*21*21)=73.08Mpa<125Mpa,即满足使用要求。
4.结论
连续刚构桥0号块现浇施工工艺中，托架的设计是否合理直接决定0号块成型质量和安全性。以赤水河连续刚构特大桥0号块施工为研究对象，对其施工中的托架进行经济合理的设计，并通过有限元分析软件对托架各个特征构件的正应力、剪应力和托架顶部、底部对拉丝杆的拉应力进行计算分析，结果表明：各个构件的受力满足构件的使用要求，可有效的保证施工过程中构件的安全性和稳定性，为后续新建连续刚构桥0号块施工技术的优化设计和施工工艺提升提供一定的技术参考。
参考文献：
[1]彭婷,姚汪洋.连续刚构0#块托架的设计和计算[J].福建交通科技.2016(6):51-54.
[2]岑观庆.连续刚构桥梁0#块托架悬臂施工技术[J].北方交通.2017(6):57-61.
[3]魏飞鹏.连续梁桥0号块墩梁临时锚固施工技术[J].施工技术.2018(2):102-103.
[4]王定保.麻昭高速三岔沟特大桥连续刚构梁0号块施工[J].施工技术.2016(8):417-419.
[5]赵上海.铁路桥悬浇连续钢构0号块支架设计、施工及受力检算[J].企业科技与发展.2011(18):89-92.
[6]李喜程.湘潭特大桥连续梁0#块托架法施工技术[J].安徽建筑.2013(3):68-70.
[7]计中彦.预应力混凝土连续刚构特大桥0号段施工实例[J].交通标准化.2013(13):42-45.
[8]许殿瑞,丁一.预应力混凝土连续刚构桥0号段托架悬臂施工技术[J].公路.2014(9):111-113.
论文作者:李春
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/13
标签：托架论文; 应力论文; 分配论文; 大桥论文; 构件论文; 悬臂论文; 纵向论文; 《防护工程》2019年10期论文;