连续刚构桥爬锥铰接式托架施工技术

张小龙，刘永亮，于文洋

（中交二公局第五工程有限公司，西安 710119）

1 工程概况

云茂高速公路第TJ10合同段省道S370跨线桥为三跨一联连续刚构桥，跨径组合为40m+70m+40m。主墩及边墩均为矩形空心薄壁墩，主墩墩高58.7m。箱梁截面为单箱单室，顶板宽12.5m，底板宽6.5m，箱梁0#块总长9m，根部高4.3m。边跨直线段长3.9m，高2.1m。箱梁0#块托架及边跨直线段均采用爬锥铰接式托架施工。

2 施工技术特点

爬锥铰接式托架施工技术具有以下几个特点：

1）以爬锥和高强螺栓作为托架连接的预埋件，变焊接连接为机械连接，受力更可靠。

2）传统三角架采用焊接连接，对墩柱预埋件安装精度要求高。本拖架由2根杆件通过销轴连接，运输方便，对上下挂件高差预埋件精度要求低[1]。

3）由于托架尺寸较大，传统托架拆除后需切割解体后方可运输；本托架采用铰接式，周转利用率高。

4）通过旋转调整托架角度，箱梁0#块施工完毕后可周转利用至边跨直线段托架施工。

3 施工工艺

3.1 爬锥托架构造

爬锥铰接式托架由三角架、销轴、牛腿挂件、爬锥系统组成。

三角架由横杆和斜杆组成，通过销轴连接。横杆采用40b对扣，斜杆采用32b对扣，在斜杆和横杆连接处采用2cm厚钢板设置耳板。销轴直径8cm，采用40CR材质。牛腿挂件采用20mm厚钢板双面满焊组焊而成，焊缝高度≥1cm。爬锥采用M42型高强度螺栓，40CR材质。单个牛腿挂件配套6根爬锥螺栓。

根据受力计算，单个0#块托架单侧布设4片三角架。托架上主承重横梁采用2根双拼HN350型钢，分配梁采用Ⅰ22b型钢，分配梁在腹板处加密。托架构造图如图1所示。

3.2 爬锥托架质量控制

托架各构件之间的连接主要为焊接连接，焊缝的质量是整个托架质量的关键，托架各处的焊接须严格按设计图纸进行，除设计图中已标明的焊缝之外，其余均为8mm贴角焊。所有焊缝质量均须满足相关焊接规范。

托架各个构件的加工质量至关重要，为确保各项指标满足设计要求，托架加工完成后应进行探伤检测，各项指标均满足要求后方可投入使用。

图1 箱梁0#块托架构造图（单位：cm）

3.3 爬锥托架安装

爬锥托架按如下流程安装：墩柱施工时预埋爬锥→安装牛腿挂件并用高强螺栓固结→安装三角架并销接固定→焊接平联及剪刀撑。

3.3.1 爬锥预埋

单个牛腿挂件设置6根爬锥，在施工最后一节墩柱前，根据托架设计图纸，在外侧模上精确标记每个爬锥外轮廓线。外侧模板安装完毕后，在薄壁墩内仓安装爬锥并用井字型钢筋定位固定。

3.3.2 安装牛腿挂件

墩柱浇筑完成后，拆除墩柱外侧模，利用墩柱施工时的悬臂模板挂架平台作为牛腿挂件安装操作平台。采用塔吊点状牛腿挂件，就位后，及时拧入受力高强螺栓，使挂件和墩柱混凝土形成整体。

3.3.3 三角架安装

三角架由1根横杆和1根竖杆组成，提前在地面上将横杆和斜杆连接销轴安装，并将横杆尾部和斜杆尾部采用手拉葫芦固定成三角形。塔吊起吊后先对位横杆和上牛腿挂件，上销轴安装完毕后，利用手拉葫芦调整三角架角度，完成斜杆和下牛腿挂件销轴安装。

3.3.4 焊接平联及剪刀撑

为避免托架横桥向晃动，三角架安装完毕后，塔吊吊装[18槽钢，将4片三角架焊接固定。

3.4 托架预压

本桥采用“钢绞线张拉模拟荷载”的方式在托架顶进行施压，施压目的主要是通过测量观察各施压节点处的变化，以检验托架的稳定性、安全性及变形等。此种方案是在承台施工时，在承台顶预埋型钢作为锚固端。在托架安装完毕铺设横向主梁后，将钢绞线用锚具连接延伸至托架顶面，采用穿心千斤顶进行分级张拉的方式进行模拟荷载预压。

承台顶部设置型钢预埋件，并在预埋件上设置张拉固定端，托架上设置张拉端。钢绞线采用φs15.2型，单侧设置2个张拉点同时分级张拉。

反拉垫梁顶面放置工作锚板，将夹片稍稍打紧，其上安装千斤顶进行张拉。扁担梁的安装要注意，在位置不挡钢绞线的情况下，尽量靠近节点，承台上反拉预埋件设置夹片式圆形固定锚具。

张拉原则：2侧4个张拉点同时分级张拉[2]。在加载前测量各观测点的标高。

钢绞线采用单端张拉，采用100t穿心千斤顶，数量为4台，以便满足对称施加张拉力的要求。荷载按照0→20%→50%→100%分级加载，每级加载完毕持荷10min后观测标高。

当加载至100%后，宜每6h测量一次变形值。预压荷载持续时间以托架变形稳定为原则确定，最后2次观测平均值之差≤2mm时，即可终止预压。根据以往经验，加载至100%后6h内，变形值较大，12h后就基本稳定，因此保持100%荷载12h即可开始卸载。

预压观测点设置在最外侧三角架横梁根部和端部，每侧设置4个观测点，共计8个观测点。

分级卸载并及时观测。卸载按照100%→50%→0分级卸载，同时做到前后、左右同时卸载。全部卸载后，测量其标高。对所有测量数据进行统计分析，得出托架的弹性变形量与非弹性变形量，并将弹性变形量作为施工中的预留抬高量。

3.5 托架拆除

箱梁0#块完成张拉预应力张拉后，即可开始拆除托架，托架拆除遵循先搭后拆、后搭先拆的施工顺序依次进行。步骤如下：砂筒掏砂落模→拆除底模板、分配梁等→移除承重梁→于墩身操作平台上拆卸三角架→对墩身预埋件位置外观进行修补处理。

三角架和牛腿挂件采用塔吊和梁顶卷扬机协同作业的方式拆除。拆除前用手拉葫芦将三角架横杆和斜杆尾部固定，塔吊提吊三角架横杆前端，卷扬机提吊三角架横杆后端。拆除上牛腿挂件受力螺栓和下牛腿挂件销轴后，整体下放至地面。

4 爬锥铰接式托架扩展应用

本桥边跨现浇段长3.9m，其中实心段端横隔板长1.25m，盖梁外悬挑2.65m，边跨直线段采用托架法施工。箱梁0#块托架拆除后周转利用至边跨直线段使用，因盖梁和墩柱横向面不在同一个平面，通过调整上下牛腿挂件间距及三角架角度即可实现。

5 施工效益分析

5.1 经济效益

爬锥铰接式托架全部采用机械连接，拆除后可周转利用至其他桥位箱梁0#块托架及边跨直线段支架及大悬臂盖梁托架。与传统的整体焊接式三角托架相比，无需切割解体，不存在材料浪费。单个0#块托架牛腿挂件及三角架总质量11t，按周转使用3次考虑，单套托架节约费用7.7万元。

5.2 工期效益

在本工程实践中，因采用装配化施工，单座0#块牛腿挂件及三角架用1d时间即可全部安装完成。对比分析常规的预埋钢板焊接托架，1d焊接2片三角架，全部安装完毕需耗时4d，工期节约75%。

5.3 质量效益

在质量方面，采用爬锥铰接式托架施工可得到以下效益：（1）三角架、爬锥、受力螺栓、牛腿挂件全部在厂家加工，托架全部采用机械连接，相较于工地自行加工、焊接连接依靠工人技术水平的情况，质量更加可靠；（2）爬锥预埋无需切断墩柱主筋，无需调整主筋间距，无需在混凝土表面预留槽口，对墩身结构质量影响不大；（3）避免了在墩柱混凝土附近进行高温焊接，而烧伤墩身混凝土。

6 结语

采用爬锥铰接式托架法施工，为项目首创且在中交二公局内部属于首次应用。该方案在实施前经过详细的受力结构计算，加工过程中严把质量关，安装后采用等效预压验证。目前该桥4个箱梁0#块均已施工完毕，实践结果证明该方案可行，实现了托架装配化施工，降低了施工成本，节约了施工工期，保证了工程质量，具有推广应用的价值。