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摘要：随着我国桥梁建设材料、技术的发展，大跨径桥梁层出不穷，而大跨径桥梁中基本以斜拉桥和悬索桥居多，随着跨度的不断增加塔身也同步在增高，与此同时塔柱上横梁施工就面临悬空高度大，体量大、施工、难度及安全风险大等特点。本文主要以蒙华铁路荆州公铁长江大桥工程的特点，结合工期、技术、材料等因素，经过多轮方案比选，最终确定采用自锚式牛腿托架法进行主塔上横梁浇筑施工。
关键词：高塔；自锚式牛腿；托架；上横梁浇筑
1、工程概述
蒙西华中铁路荆州公铁大桥主桥采用（98+182+518+182+98）m五跨一联的双塔双索面钢桁梁斜拉桥。主塔采用H形桥塔，钢筋混凝土结构，主塔高182.5m。分为上塔柱、中塔柱、下塔柱三个节段，在在中上塔柱交界处设一道上横梁，上横梁距离下横梁高度90.5m。上横梁为预应力混凝土结构，采用单室空心矩形截面，高6.5m，宽7.0m，顶、底板厚0.8m，腹板厚1.0m，横梁采用C50混凝土，横梁两侧腹板及底板内设有42束高强度低松弛预应力钢绞线束。
2、工艺原理及特点
2.1工艺原理
上横梁采用塔梁异步施工工艺，主塔施工至横梁部位时将上横梁钢筋深入塔柱内的部分连同直螺纹套筒一起预埋在塔柱内，所有连接套筒全部贴外模安装。主塔施工至上横梁以上一节后开始横梁施工。
上横梁托架是利用锚固在塔身内侧上下两层牛腿作为支撑，主塔施工时分别在两塔柱内侧预留4个下层牛腿孔洞，待塔柱拆模后安装下层牛腿，并用精轧螺纹钢将牛腿与塔柱固定。上层牛腿通过预埋的M36爬锥将4个上牛腿固定在塔柱内侧表面。每侧牛腿上横向放置1组型钢作为分配梁保证牛腿均匀受力。
托架落于下层牛腿的分配梁上，两个桁片之间用型钢连接固定成整体。桁片顶面纵向铺设3根分配梁，在分配梁上横向布置型钢作为底模平台，底模平台两边落于上层牛腿分配梁上，在施工过程中上下两层牛腿共同受力。
托架在钢结构加工厂内焊接完成，按设计要求进行预压消除桁片的非弹性变形，测量出受力状况下的变形值，根据预压数据得出底模预抬值。底模平台搭设时根据预抬值铺设底模进行上横梁施工。
上横梁分两次进行浇筑第一次浇筑完成后张拉底板处4束应力50%的张拉力保证2次浇筑混凝土后地板不开裂。
2.2结构特点
自锚式托架较传统的管桩支架，主要由以下特点：①极大的减少了钢结构的制造与安装，避免长时间大量占用管桩资源。②避免在中塔柱施工过程中安装管桩支架，大大减少吊装工程量，同时也减少了塔吊的占用时间，同时也降低了管桩高空安装的安全风险。③上塔柱、上横梁及桥面可同步进行施工，大大节约了施工工期。减少了机械设备及人员的投入
3、施工流程及要点
3.1牛腿、支架制作
托架各单元件在钢结构车间制作，桁片、牛腿等主要结构件焊接采用CO2气体保护焊，焊接前检验包括基本金属质量检验、焊丝及焊条的质量检验、气体检验、焊工考核和设备检验等。在焊接过程检验包括结构装配质量检验，焊接规范检验，焊缝尺寸及表面检验等。焊接后，应对焊缝外形检查，焊缝外形应光顺均匀，焊道与焊道、焊道与基本金属之间应平缓过度，不得有截面突变。牛腿整体及垳片节点处焊缝完成后需进行探伤检测。检测合格后办理检查签证。
3.2托架预压
由于上横梁位于高空在托架整体吊装到位后再空中进行预压具有一定的施工难度和施工风险，因此在托架吊装前对托架的主要受力构件托架垳片在地面进行模拟预压以验证托架可靠性、消除结构的非弹性变形及确定支架的弹性变形值。
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预压采用采用精轧螺纹钢筋将2榀支架实施对拉的状态下进行，在支架节点位置用千斤顶加载集中荷载进行，根据支架节点布置，每榀支架设3个点（每点设置1台200t千斤顶、4根JL785级φ32mm精轧螺纹钢筋）进行加载。
为克服支架侧向稳定性差，采用型钢对支架进行侧向加强并兼做支撑限位构件。
3.3托架安装
支架安装顺序：下牛腿→刚垫块→下分配梁→桁片→连接系→上牛腿→上分配梁→纵梁→底模
①牛腿安装。下牛腿安装前先安装Φ32精扎螺纹，用塔吊吊装下牛腿入槽并临时拧紧精轧螺纹钢螺栓。下牛腿安装完成后，用液压油顶对精轧螺纹进行张拉，单根精扎螺纹张拉力至设计吨位。待桁片安装到位后在支架上搭设操作平台，由塔吊配合将牛腿安装到位。
②托架安装。托架安装前将4个下牛腿顶面的垫块抄平，保证左右幅下分配梁在一个平面。
垳片吊装就位后为确保单片桁片吊装后未连横联前的结构稳定，桁片顶面两端用槽钢作为临时撑杆。撑杆在垳片吊装前先与垳片上弦焊接，桁片吊装到位后上弦撑杆与塔柱的预埋件焊接。两桁片安装就位后立即安装横向连接系。
桁片连成整体后安装横向分配梁，横向分配梁两端落于上牛腿上。铺底模前将所有纵梁、横向分配梁接触点空隙用钢板抄垫密实。
③底模铺设。托架安装到位后对托架整体的安装质量进行验收，然后对托架顶面标高进行测量，根据测量结果及确定底模预拱度，布置方木后铺设面板。
3.4上横梁混凝土浇筑
上横梁混凝土分2次浇筑，第一次浇筑高度为4m，安照传统工艺进行钢筋绑扎、模板安装、预应力管道安装、进行混凝土浇筑，第一次混凝土浇筑完成后待强度达到设计强度90%后对上横梁底板4束预应力进行张拉，张拉完成后再按照第一次的施工顺序进行第二次上横梁施工，混凝土全部浇筑完成后按照设计顺序进行上横梁预应力束的张拉封锚。
3.5托架拆除
托架拆除总体是先通过上横梁顶面布置的扁担梁，用吊挂系统将支架平台栓牢固定，拆除牛腿上的锲形垫块，将支架下放至上牛腿上使底模脱离横梁底面混凝土，脱离后依次拆除底模系统、分配梁、支架、牛腿等。支架拆除主要采用塔吊作为起吊设备，将支架进行拆散，确保单件重量在塔吊其中范围内。
①辅助吊挂系统。顶面扁担梁采用双拼HW488×300的型钢，共设置2组，支承在上横梁顶面，与上横梁顶面设置4块预埋钢板焊接固定。支架整体重约90t，采用4点吊挂，每点通过2根φ32精轧螺纹钢筋将分配梁1与顶面扁担梁相连接。支架顶面分配梁1与支架采用加劲板焊接固定，确保连接可靠。支架整体吊挂完成后，支架两端采取栓挂钢丝绳作为保险措施。
②桁架临时固定措施。待底模系统、纵梁、分配梁都拆除完成后，桁架需用φ30钢丝绳将桁架上弦杆与顶面扁担梁连接固定，在上弦杆两端设置斜向缆风绳固定于分配梁上，将支架桁片固定。然后依次解除桁架之间的连接系及与分配梁间的连接，用下游塔吊分片拆除桁架。
③拆除步骤。A、首先在混凝土浇筑前，横梁顶面埋设预埋板，作为顶面扁担梁的固定板。B、待将支架平台栓牢吊起后依次割除上牛腿及下牛腿上的锲形垫块。通过吊挂系统使支架整体下落至下牛腿上，使现浇支架脱离横梁底面混凝土。C、采用塔吊依次拆除上横梁底模系统的竹胶板、木方等。纵梁采用倒链拖拉，在分配梁上滑移出上横梁范围，直接用塔吊拆除。D、解除分配梁与桁架间的连接，采用塔吊拆除分配梁。E、用φ30钢丝绳将桁架上弦杆与顶面扁担梁连接固定，且在上弦杆两端设置斜向缆风绳固定于分配梁上，将支架固定。F、解除桁架之间的连接系及与分配梁3间的连接，在下游塔吊吊钩挂上桁片后，依次解除桁片的斜向缆风绳及竖向钢丝绳。用分片拆除桁架。G、依次拆除上下分配梁及上下牛腿。
4、结语
蒙华铁路荆州公铁长江大桥塔高185m，2个桥塔上横梁采用自锚式牛腿托架法顺利实施证明，该技术具有工艺简单、结构可靠、施工简便、型钢用量少等优点，适合H型高塔混凝土横梁施工，可为类似工程提供借鉴和参考。
参考文献
[1]靳会武.泰州长江公路大桥横梁施工支撑牛腿设计[J].徐州建筑职业技术学院学院报，2009,9(4):45-47
[2]李陆平.高塔上横梁牛腿支架设计与施工技术[J].价值工程，2016(16). 98-101
论文作者:付建宏
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/14
标签：横梁论文; 托架论文; 支架论文; 分配论文; 塔吊论文; 桁架论文; 混凝土论文; 《防护工程》2019年10期论文;