装配式牛腿托架及反拉预压在 0 # 块施工中的应用

李育林 李志刚

摘要：文章以贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）三分部主线红水河特大桥0#块施工为工程背景，介绍了一种采用千斤顶进行反拉加载的装配式牛腿托架预压技术的设计方案与施工工艺。

关键词：0#块施工;托架预压;连续刚构桥

文献标识码：U443.16-A-39-134-3

0 引言

连续刚构桥一般是采用挂篮进行悬臂对称施工，0#块作为挂篮施工的起始块段，具有截面尺寸大、混凝土浇筑量大等特点，因此0#块的施工至关重要。当桥梁上跨峡谷、河流、既有线路或桥墩墩身过高时，采用落地支架法进行0#块施工的方法已经不再适用。本文介绍了一种采用装配式牛腿托架及千斤顶反拉预压托架进行0#块施工的技术，施工时可以不受桥墩处地形条件的影响，为0#块的施工提供便利。

1 工程概况

贺州至巴马高速公路（都安至巴马段）三分部新建主线K404+403红水河特大桥主桥为三跨预应力混凝土连续刚构桥，主桥跨径布置为（100+185+100） m，主桥主梁采用单箱单室变截面预应力混凝土连续箱梁。主墩采用双肢实体墩，顺桥向双肢中心间距11.3 m，单肢墩顶顺桥向宽1.7 m，横桥向宽8.05 m，墩身高度为29.079 m，均位于红水河中。如图1所示。

墩顶0#块尺寸（长×宽×高）为（16×14.55 ×13） m，底板宽8.05 m，两侧悬臂长度为1.5 m。0#块浇筑混凝土共计949.2 m3，重2 467.9 t。如图2所示。

2 装配式牛腿托架设计

2.1 托架系统设计

牛腿托架系统由装配式托架、卸荷块、纵横向分配梁、侧模桁架、托架加劲平联等构件组成。其构造如图3、图4所示。

整个托架系统的受力路径为：钢模板→I25工字钢纵向分配梁→I45a工字钢大横梁→卸荷块→牛腿托架。

顺桥向在桥墩两个双肢实体墩上安装四榀装配式牛腿托架，牛腿托架采用单肢I45b工字钢在地面按设计尺寸进行加工，利用塔吊进行吊装安装。为便于安装，双肢实体墩之间的牛腿断开60 cm，待牛腿安装完成后再进行焊接连成整体。

纵横向分配梁及卸荷块按照设计的尺寸及间距安装在牛腿托架上。为了保证结构的整体刚度，纵向分配梁与横向分配梁之间及横向分配梁与托架之间采用焊接进行连接[1]。

2.2 托架系统验算

整个0#块牛腿托架系统采用Midas Civil结构仿真分析软件对结构进行强度、刚度及稳定性受力分析，荷载值及荷载工况按相关规范及设计进行选取，边界条件按施工实际情况进行添加。如图5所示。

经计算，整个托架系统的最大组合应力为175.4 MPa，小于Q235钢材抗弯强度设计值205 MPa;剪应力为94.8 MPa，小于Q235钢材抗剪强度设计值120 MPa;最大变形为4.17 mm，小于挠度允许值L/400=10 mm;在风荷载作用下托架整体失稳时临界荷载系数为7.29，偏于安全，结构不会失稳。

3 装配式牛腿托架施工

3.1 整体施工流程

墩身施工时预埋各种预埋件→托架构件加工→托架拼装搭设→托架预压→调整底模标高→分配梁及桁架安装。

3.2 预埋各种预埋件

托架下支点伸进主墩墩身混凝土的部分设计深度为50 cm，施工时采用1 cm厚的钢板加工成内径尺寸为长49 cm、宽19 cm、高50 cm的铁盒。铁盒一端敞口，每边比设计构件尺寸大2 cm，待墩柱施工到相应标高时将铁盒进行预埋。托架预埋件须用测量仪器跟踪测量，为保证托架顶面为同一水平面，预埋位置误差控制在1 cm以内。预埋位置处墩身混凝土往下（5+7.5+7.5） cm布设3层螺纹钢钢筋网，对预埋位置下的混凝土进行局部加强，防止托架下支点承受荷载后导致混凝土崩裂。

托架竖杆处通过预埋50 mm钢管，对穿32 mm精轧螺纹钢，使托架竖杆与主墩墩身紧贴在一起。牛腿托架安装后对精轧螺纹钢进行张拉施加预应力，防止托架受力后变形过大背离主墩墩身，导致结构失稳。

3.3 托架构件加工

托架构件采用在地面的工厂内进行统一加工。加工前各构件按照设计的尺寸进行1∶1的放样下料，构件焊接时采用CO2气体保护焊进行焊接，以保证托架结构的焊接质量。

3.4 托架拼装搭设

托架在地面加工完成后采用桥墩附近设置的塔吊进行吊装安装，并及时上紧精轧螺纹钢将主墩墩身两侧的两片牛腿托架紧固，复核托架牛腿标高及平面位置后，将墩柱间断开的牛腿进行焊接连接，让每榀牛腿连接成整体。托架安装完成后及时安装四榀牛腿间的平联，增强牛腿托架间的刚度。

3.5 托架预压

托架预压采用千斤顶反拉的方式进行加载荷载，预压的总荷载值为1.15倍的墩顶梁段一期恒载重量[2]。

承台施工时，提前在承台相应位置的混凝土内埋设钢绞线。钢绞线埋入端采用锚垫板对钢绞线进行固定，以增强钢绞线的锚固力;钢绞线另一端伸出承台外作为牛腿托架预压时反拉的传力结构。

托架焊接成整体且托架豎杆处精轧螺纹钢预应力张拉完成后，在托架上方安装双拼I50a工钢扁担梁，在扁担梁上面安放穿心式千斤顶（千斤顶使用前先标定），将承台预埋的钢绞线进行接长，穿过双拼I50a工钢和穿心式千斤顶，并用工作锚具进行锚固。钢绞线接长时要保证垂直度，避免预压时扁担梁偏心受力。预压按照总荷载的25%、50%、75%、100%分4个阶段进行。预压前计算好每个阶段的千斤顶油表读数，预压时需让千斤顶同步顶升，达到对托架结构均布施加预压荷载的目的。每一阶段的预压荷载达到设计值后，稳压5 min，测量托架的变形值，并观察托架的受力情况，同时查看托架是否有变形过大、焊缝开裂等情况，若有则需查明情况后再进行预压。千斤顶全部加载完成，托架变形满足设计及规范要求后，将千斤顶进行卸载，计算托架结构的弹性和非弹性变形，利用卸荷块调节0#块的底模标高，开始0#块的下一道施工工序。

4 结语

红水河特大桥主墩墩身高且位于河水中，利用装配式牛腿托架和千斤顶反拉加载的托架预压技术进行0#块的施工，整个施工过程操作简单，用时较短，装配式牛腿托架结构受力合理，托架预压时人员可以在主墩墩柱上操作油泵和读取标高数据，施工安全有保障。该施工技术特别适用于上跨峡谷、河流，既有线路或桥墩墩身过高的桥梁0#块的施工，对类似工程有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]汪小鹏.悬空托架在连续刚构桥边跨现浇段施工中的应用[D].西安：长安大学，2012.

[2]周彦文，汪泉庆，孙 鹏.大跨径连续梁0号块托架结构设计及预压施工[J].世界桥梁，2019（3）：32-37.

收稿日期：2021-03-18

作者简介：

李育林（1986—），高级工程师，主要从事路桥施工技术研究工作。