一种高墩连续钢构桥0、1号块托架施工方法与流程

本发明涉及桥梁建筑，特别是一种高墩连续钢构桥0、1号块托架施工方法。

背景技术：

随着科学技术的进步和交通道路的快速发展，桥梁建设取得了长足进展，在桥梁建筑中高墩预应力混凝土连续钢构桥采用挂篮悬臂浇筑施工时，作为基准节段最先施工的0号块、1号块是关键技术，对后期线形控制影响很大，所述0号块是指桥墩身正上方的支撑块，1号块是0号块两侧的牛腿支撑块，支撑0号块、1号块的载体称为0、1号块托架，目前所采用的托架由于结构上存在的问题，临时材料用量多，成本高，施工周期长，工作效率低，满足不了高墩连续钢构桥施工的需要，因此，研制高墩连续钢构桥0、1号块托架的施工方法势在必行。

技术实现要素：

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种高墩连续钢构桥0、1号块托架施工方法，可有效解决高墩连续钢构桥0、1号块托架施工临时材料用量多，成本高，施工周期长，工作效率低，满足不了高墩连续钢构桥施工的需要问题。

本发明解决的技术方案是，一种高墩连续钢构桥0、1号块托架施工方法，包括以下步骤：

一、设计0、1号块托架构造，方法是：

(1)设计桥墩身旁托架，每个墩共计布置三角托架若干组，结点处设置加强钢板，销轴连接，斜杆和竖杆用槽钢围焊；

上下预埋件：采用钢板，与角钢焊接，与墩柱混凝土浇筑在一起，在下钢板外下部设置牛腿，托架受力点落在牛腿上，对拉锚固；

横向连接：在托架上横向焊接工字钢；

横向分配梁：在托架上安装钢垫梁+砂筒，在上面安装双拼工字钢；

纵向分配梁：在楔形块上安装工字钢；

二、0、1号块托架受力验算

(1)、荷载验算

包括：⑴箱梁钢筋混凝土容重，堆放荷载；⑶内模、侧模及排架重量，按2.0kn/m²计；⑷混凝土振捣荷载，按2.0kn/m²计；⑸施工支架自重按实际重量加载；⑹风荷载的验算；(2)、0、1号块托架受力验算

采用midas计算软件建立0、1号块托架整体模型，对托架结构受力进行计算；

(3)、预埋牛腿受力验算

对拉钢筋采用在根部腹板外侧设置牛腿的方式张拉，各钢板间焊缝均为坡口焊，对预埋牛腿受力进行验算；

三、0、1号块托架预压

托架平台安装完成后对托架进行加载预压试验，并且通过模拟施工状态下的荷载工况，消除非弹性变形，测定其弹性变形，并将弹性变形值计入预拱度，以确保0、1号块梁底标高符合设计要求，托架的预压通过千斤顶对拉钢绞线施加等效荷载从而达到预压的目的，通过预压，观测计算得出托架各点的弹性变形数值，从而调整梁底模板标高，保证梁段高度及线形达到设计要求；

四、0、1号块施工

(1)、托架安装

托架预埋钢板在墩顶处测量进行定位埋设，托架在对应的墩底地面上单组拼装，然后利用塔吊对称安装，对穿精轧螺纹钢锚固，上铺设垫梁，垫梁上安装用于调整底板高程的砂筒，安装横向分配梁、并安装垫梁和纵向分配梁；

(2)、模板施工

外模：与挂篮模板通用，模板之间连接螺栓；

内模：面板采用钢板，横肋采用槽钢，内外模板采用拉杆对拉固定；

(3)、钢筋及预应力管道施工

主钢筋采用电弧搭接焊，纵向预应力管道采用镀锌金属波纹管；竖向预应力筋为精轧螺纹粗钢筋，管道采用铁皮管预埋，并排两根管道底部用管道连通，压浆时从一根压入从另一根出浆；

(4)、混凝土施工

混凝土浇筑前做好各预留、预埋件的位置、数量的检查工作，保证预埋件位置及数量准确，混凝土为高性能混凝土，输送方式采用泵送，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；

(5)、张拉及压浆施工

张拉时先张拉纵向预应力钢绞线筋，然后张拉横梁横向预应力钢筋，最后张拉竖向预应力钢筋。

本发明方法施工科学，易操作，投入临时材料少，成本低，施工时间短，工作效率高，安全、可靠，保证桥梁使用安全和使用寿命，经济和社会效益巨大。

附图说明

图1为本发明的0、1号块托架纵向结构图。

图2为发明的0、1号块托架横向结构图。

图3为本发明牛腿结构主视图。

在附图中，其中：1中横杆，2竖杆，3斜杆，4垫梁，5沙筒(千斤顶)，6纵向分配梁，7行走平台，8底模，9横向分配梁(双i40#b)，10横联，11斜垫块，12桥墩身。

具体实施方式

以下结合具体情况对本发明的具体实施方式作详细说明。

由图1-3所示，本发明一种高墩连续钢构桥0、1号块托架施工方法，包括以下步骤：

一、设计0、1号块托架构造：

桥墩身旁托架：在桥墩身12的墩顶设置三角托架平台作为支撑体系来承受0、1号块施工过程中的荷载，每个墩共计布置三角托架五组，间距为2.575m，托架采用型钢焊接而成，结点处设置加强钢板，采用φ80mm销轴连接，横杆采用2根36槽钢围焊而成，斜杆和竖杆采用2根32槽钢围焊而成；

上下预埋件：上下预埋件采用20mm厚钢板，预埋板内侧与∠70°5mm角钢焊接，与墩柱混凝土浇筑在一起，在下钢板外下部设置30mm宽牛腿，托架受力点落在牛腿上，上下均采用4根φ32mm对拉锚固；

所述的牛腿是在桥墩身12上两侧设置有对称的两个，两个牛腿之间有上下横梁10连接在一起，构成整个高墩连续钢构桥0、1号块托架，其中，桥墩身上面支架构成0号块托架，牛腿部分支架构成1号块托架，每个牛腿均是由中横杆1、竖杆2、斜杆3构成，中横杆1的横向一端锚固在桥墩身12上，中横杆1的另一端下部与斜杆3的斜向上端锚固在一起，斜杆3的下端与桥墩身12锚固在一起，中横杆1和斜杆3的中间装有与桥墩身12平行的竖杆2，构成三角形支架牛腿结构，中横杆1的外端上部经垫梁4装有沙筒(千斤顶)5，沙筒5上装有竖向分配梁9，竖向分配梁9上端经斜垫块11支撑在横向分配梁6底面上，横向分配梁6的上面有底模8，横向分配梁6的外端上面设置有行走平台7；

横向连接：为了保证托架的整体稳定性，在托架上横向设置20工字钢横梁10与之焊接；

横向分配梁：在托架上安装钢垫梁4和砂筒5，然后在上面安装双拼40b工字钢，单侧设置2组；

竖向分配梁：在楔形块上安装工字钢，间距按照腹板处30cm、底板处60cm布置；

二、0、1号块托架受力验算

(1)、荷载

0、1号块托架荷载传递过程：0、1号块重量和其施工设施等荷载，通过底模传递到纵向分配梁，由纵向分配梁再传递到横向分配梁，再由横向分配梁传递到三角托架，由三角托架传递到墩身，其计算参数包括：⑴箱梁钢筋混凝土容重，按26kn/m³取；⑵施工人员、施工料具运输、堆放荷载按1.0kn/m²计；⑶内模、侧模及排架重量，按2.0kn/m²计；⑷混凝土振捣荷载，按2.0kn/m²计；⑸施工支架自重按实际重量加载；⑹风荷载参照当地气象条件，立模板、混凝土浇筑及养护期间的验算基本风速按6级风取，相应阵风风速为：17.8m/s；

(2)、0、1号块托架受力验算

采用midas计算软件建立0、1号块托架整体模型，对其结构进行计算，斜撑及分配梁均采用梁单元模拟，其中斜撑、分配梁与桥墩身之间的连接均约束平动自由度，钢筋混凝土重量、施工荷载均换算为线荷载加至顶分配梁，模板及支架风荷载换算为集中荷载和线荷载加至分配梁上，使托架斜撑的强度和稳定性、托架上弦的最大组合应力和最大剪应力、托架竖杆的最大组合应力和稳定性、托架顶分配梁的最大组合应力和跨中最大挠度、托架的变形量均满足要求；

(3)、预埋牛腿受力验算

对拉精轧螺纹钢筋采用在根部腹板外侧设置牛腿的方式张拉，牛腿由20mm厚钢板构成，各钢板间焊缝均为坡口焊；

牛腿与腹板间焊缝弯曲应力：

满足要求；

牛腿与腹板间焊缝剪应力：

满足要求；

牛腿与腹板间焊缝最大弯曲应力：

满足要求；

三、0、1号块托架预压

为确保托架稳定及安全性，托架平台安装完成后对托架进行加载预压试验，并且通过模拟施工状态下的荷载工况，消除非弹性变形，测定其弹性变形，并将弹性变形值计入预拱度，以确保0、1号块梁底标高符合设计要求；

托架的预压通过千斤顶对拉钢绞线施加等效荷载从而达到预压的目的，预压前在托架平台上设沉降观测点，测出沉降观测点标高，荷载分四级施加，加载重量为0→50％→70％→90％→110％；每级预应力荷载施加完毕后，每一级均测出沉降观测点的标高，满荷载后，连续3天沉降量小于3mm后，方可进行卸载；按照相反的顺序卸载，每一级均测量测点的标高；然后算出托架的变形量，以此计算托架弹性变形和非弹性变形，托架弹性变形量可作为立模预拱值；

通过预压，观测计算得出托架各点的弹性变形数值，从而调整梁底模板标高，保证梁段高度及线形达到设计要求，梁底模板标高hi计算公式如下：

hi＝h0+f托架+fx

式中：hi——待浇梁段箱梁底标高；

h0——该点设计标高；

f托架——支架变形，加载试压后得出的非弹性模量；

fx——由徐变、收缩、温度、结构体系转换、二期恒载、荷载影响产生的挠度计算值，通过实测进行修正的弹性模量；

四、0、1号块施工

(1)、托架安装

托架预埋钢板在墩顶处测量进行定位埋设，两侧对拉孔采用φ57mm、壁厚1.5mm钢管作为套管，内穿φ32mm钢筋作为内衬；托架在对应的墩底地面上单组拼装，然后利用塔吊对称安装，对穿精轧螺纹钢锚固，5组安装完毕后，上铺设垫梁，垫梁上安装用于调整底板高程的砂筒，安装横向双拼40a工字钢分配梁，并安装垫梁和纵向分配梁；

(2)、模板施工

外模：与挂篮模板通用，面板采用δ＝6mm钢板，横肋采用[10槽钢，间距40cm，竖向采用[10槽钢斜杆、竖杆和横杆焊接成型的桁架片，桁架片顺桥向间距100cm，模板之间连接螺栓，桁架和模板之间连接均采用m20螺栓；

内模：面板采用δ＝6mm钢板，横肋采用[10槽钢，横肋间距40cm，竖带采用][10槽钢，顺桥向间距100cm，模板之间连接采用m20螺栓，内外模板采用拉杆对拉固定截面尺寸；

(3)、钢筋及预应力管道施工

主钢筋采用电弧搭接焊，所有钢筋在加工场集中加工制成半成品，运到现场绑扎成型，纵向预应力管道采用镀锌金属波纹管，管道安装时注意在波纹管高点处安装压浆用通气管；竖向预应力筋为φ32精轧螺纹粗钢筋，管道采用φ50铁皮管预埋，并排两根管道底部用管道连通，压浆时从一根压入从另一根出浆；

(4)、混凝土施工

混凝土浇筑前做好各预留、预埋件的位置、数量的检查工作，保证预埋件位置及数量准确，混凝土为高性能混凝土，输送方式采用泵送，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；

(5)、张拉及压浆施工

当混凝土龄期达到7天、强度和弹模达到设计值的90％，即可进行张拉；张拉时先张拉纵向预应力钢绞线筋，然后张拉横梁横向预应力钢筋，最后张拉竖向预应力钢筋；预应力钢筋以张拉力为主，纵向预应力张拉采用双控，即以张拉应力和引伸量控制。

本发明方法科学，适用性强，效果好，可有效解决高墩连续钢构桥0、1号块托架施工临时材料用量多，成本高，施工周期长，工作效率低，满足不了高墩连续钢构桥施工的需要问题，并经实验，效果非常好，有关实验资料如下：

以锡通高速公路南引桥为例，工程情况介绍介绍如下：锡通高速公路南引桥起始于k7+562.996，向北陆续跨越新横港河、江南沿江公路后在k10+681.596处与沪通长江大桥公铁合建段引桥衔接，桥长3.1186km。上部结构主要采用先简支后连续的30mt梁、50mt梁，第十二联上跨江南沿江公路处采用跨径(50+75+50)m的预应力混凝土连续刚构，即s58～61#墩。桥面结构设计：(0.5m护栏+15m行车道+0.5m护栏)+1m(中央分隔带)+(0.5m护栏+15m行车道+0.5m护栏)＝33m，桥面顶距原地面高差在65.6～70.4m，第60孔的位置与江南沿江公路立体相交，与线路交角97.1°，沿江公路现状宽度为16.5m，远期规划宽度为28.0m。

由于59、60号主墩高60m左右，结合现场实际情况，通过对施工方案进行比选，0、1号块施工采用在墩身上部设置牛腿托架，在牛腿托架上安装模板浇筑砼的施工方法，即本发明的高墩连续钢构桥0、1号块托架施工方法，经实地应用计算，临时投入材料大大减少，成本降低30％以上，施工时间缩短，工程施工效率提高40％以上，由于托架受力明确，安全可靠性大大提高，有效保证了桥梁建设的使用寿命，经实验计算，使用寿命可提高1倍以上；在对锡通高速公路南引桥进行实施功后，还对其他3处桥梁按照本发明方法进行了类似的施工试验，均取得了相同和相近似的技术效果，这里不一一列举，实验表明，本发明方法稳定可靠，平均工作效率也提高了40％以上，施工中没有发生任何安全事故，表明本发明方法安全、可靠，平均节约成本30％以上，而且经力学试验，使用寿命提高1倍以上，是桥梁施工上的一大创新，经济和社会效益巨大。