论文部分内容阅读
中铁十二局集团第二工程有限公司 山西太原 030032
摘要：边跨现浇段施工为连续刚构桥梁的一个重要施工环节，大部分连续刚构桥梁现浇段采用临时支墩或满堂脚手架法施工，这两种方法既加大施工成本又延长施工周期。针对黔中水利枢纽工程草地坡渡槽连续刚构边跨现浇段的施工特点，设计了托架法的施工方案，解决了施工现场不利困难，节约了成本、加快了施工进度，保证了施工安全。
关键词：连续刚构；边跨现浇段；托架；施工技术
1、工程概况
黔中水利枢纽工程为I等大型水利枢纽工程。草地坡渡槽上部主槽构造形式为（95.95+180+95.95）m连续刚构，采用菱形挂篮悬臂施工，设计流量为21.076～20.942m3/s。其中边跨现浇段2个，槽墩为薄壁空心独墩，墩高分别为47m、48m，边跨现浇段长4.95m（含后浇段0.75m），高4.6～5.0m，顶板厚度0.3m～0.53m，腹板厚度0.5m～1.2m，底板厚度0.5m～1.0m，底板宽度5.25m～6.25m，混凝土方量95.01m3/个。
2、方案比选
该渡槽边跨现浇段的难点在于槽墩较高，箱梁高重量大，常规的施工方法为临时支墩或满堂支架，采用托架施工必须对托架强度和刚度以及因偏压对墩身的影响进行充分的验算，必要时采取措施减少对墩身的影响；经与设计咨询，槽墩在设计时已充分考虑现浇段偏压影响，为保证施工安全、质量，减少成本，经方案比选，采用托架法施工。
3、托架设计
3.1结构形式
边跨现浇段施工托架结构由以下几个部分组成：模板（竹胶板、方木）、横向工字钢分配梁、三角托架、预埋件及牛腿等几部分组成。
托架采用自制加工型钢杆件，墩身顶部预埋钢板做牛腿，托架设计根据边跨现浇段梁长及工作平台的要求确定其结构尺寸。墩身预埋件为δ20mm钢板组焊件，在墩身施工时将其预埋。横槽向布置三角托架2片，间距5.05m，三角托架的斜腿、竖腿均采用2-32b工字钢焊接而成，纵梁则采用2-45b工字钢组焊而成。牛腿为δ20mm钢板组焊件，通过高强螺栓与墩身预埋件连接。托架下部支撑在牛腿上，上部通过墩身预埋φ32精轧螺纹钢筋与槽墩连为一体，从而为浇筑现浇段提供工作平台。
3.2 荷载计算
钢筋混凝土的容重按2.65t/m?取值；
施工人员及设备荷载标准值1kN/m?；
浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值2kN/m?；
超灌系数按1.05取值；
底模均采用1.5cm厚的竹胶板及方木（背带），内模板及贝雷梁的荷载系数按混凝土重量的0.1倍取值。侧模板采用木模，按照100kg/m?计算。
其中永久荷载的分项系数取1.2，可变荷载的分项系数取1.4。
强度计算：1.2×1.1×1.05×A×H×26.5+1.4×3×A
刚度计算：1.1×1.05×A×H×26.5+3×A
A——纵、横向尺寸的乘积（m2）
H——混凝土高度（m）
3.3 三角托架计算
托架承受所有现浇段悬臂于墩外的混凝土荷载，以及模板及施工机具荷载。另外现浇段托架还承受50t合龙段施工荷载，以及30t配重荷载。每个托架还需要承受40t的荷载。
托架的最大变形是5mm÷2=2.5mm。
靠近墩身的断面线荷载：（23.5m?×2.65t/m?×1.2×1.05×1.05）÷2≈41.2t/m
端部断面的线荷载：（14.5m?×2.65t/m?×1.2×1.05×1.05）÷2≈25.5t/m
托架纵梁工字钢2-45b的最大应力146MPa÷2=73MPa，小于容许值150MPa，满足要求。
竖腿2-32b工字钢的最大应力186MPa÷2=93MPa，满足要求，斜腿的最大应力是162MPa÷2=81MPa，满足要求。
斜腿的最大水平力大小是49.3t，竖向力最大是130t。
三角托架上端的拉力49.3t采用2根直径32mm的精轧螺纹钢拉在墩身内，满足要求。下端的130t支反力通过8颗10.9级的M30螺栓连接在墩身的预埋件上，单颗螺栓承受24t的剪力，8颗共计承受192t的剪力，满足130t的承载要求。
把斜腿折算为箱形钢，其截面特性如下：
H = 320.00 mm，B = 132.00 mm，Tw = 11.50 mm，T1 = 15.00 mm，T2 = 15.00 mm，
ix = 11.43 cm，iy = 5.32 cm
从上面的截面特性可知，竖腿的弱轴回转半径是5.08cm，斜腿长度是498cm，那么柔度：λ=498cm÷5.32cm =93.6
查表得轴心受压稳定折减系数：φ=0.597
斜腿的稳定折减应力是81MPa÷0.597≈135.7MPa小于容许应力[σ]=150MPa，满足要求。
4、托架安装
牛腿、托架加工制作时，材质、焊接高度、质量一定要符合设计要求，加工拼装成型后，对几何尺寸、焊接质量进行检查，合格后运至墩旁。
墩身施工完成后要及时检查托架预埋件及预留孔的安装偏差，及时进行修整。牛腿与下预埋件的连接采用8个10.9级的M30高强螺栓连接，且牛腿与预埋件的连接钢板采用周边满焊，焊缝高度14mm，安装时注意螺栓孔位置准确，并加上弹性垫片，保证牛腿顶板水平。落架装置采用上下两块φ12钢板和φ32螺纹钢筋组焊而成，下牛腿安装好后，将落架装置放置其上并两侧点焊在一起，三角托架安装时必须保证底座板与落架装置顶板处于同一水平面上，并与落架装置上钢板点焊在一起，下壁板与墩身表面粘贴紧密。单组托架安装完成后，对上部预埋的精轧螺纹钢预拉10t，两组三角托架安装完成后，通过[25b槽钢交叉剪刀撑形式将托架连接成为一个整体。摆放横向分配梁（25a工字钢，长度10m，间距0.3m，并与托架纵梁焊接在
摘要：边跨现浇段施工为连续刚构桥梁的一个重要施工环节，大部分连续刚构桥梁现浇段采用临时支墩或满堂脚手架法施工，这两种方法既加大施工成本又延长施工周期。针对黔中水利枢纽工程草地坡渡槽连续刚构边跨现浇段的施工特点，设计了托架法的施工方案，解决了施工现场不利困难，节约了成本、加快了施工进度，保证了施工安全。
关键词：连续刚构；边跨现浇段；托架；施工技术
1、工程概况
黔中水利枢纽工程为I等大型水利枢纽工程。草地坡渡槽上部主槽构造形式为（95.95+180+95.95）m连续刚构，采用菱形挂篮悬臂施工，设计流量为21.076～20.942m3/s。其中边跨现浇段2个，槽墩为薄壁空心独墩，墩高分别为47m、48m，边跨现浇段长4.95m（含后浇段0.75m），高4.6～5.0m，顶板厚度0.3m～0.53m，腹板厚度0.5m～1.2m，底板厚度0.5m～1.0m，底板宽度5.25m～6.25m，混凝土方量95.01m3/个。
2、方案比选
该渡槽边跨现浇段的难点在于槽墩较高，箱梁高重量大，常规的施工方法为临时支墩或满堂支架，采用托架施工必须对托架强度和刚度以及因偏压对墩身的影响进行充分的验算，必要时采取措施减少对墩身的影响；经与设计咨询，槽墩在设计时已充分考虑现浇段偏压影响，为保证施工安全、质量，减少成本，经方案比选，采用托架法施工。
3、托架设计
3.1结构形式
边跨现浇段施工托架结构由以下几个部分组成：模板（竹胶板、方木）、横向工字钢分配梁、三角托架、预埋件及牛腿等几部分组成。
托架采用自制加工型钢杆件，墩身顶部预埋钢板做牛腿，托架设计根据边跨现浇段梁长及工作平台的要求确定其结构尺寸。墩身预埋件为δ20mm钢板组焊件，在墩身施工时将其预埋。横槽向布置三角托架2片，间距5.05m，三角托架的斜腿、竖腿均采用2-32b工字钢焊接而成，纵梁则采用2-45b工字钢组焊而成。牛腿为δ20mm钢板组焊件，通过高强螺栓与墩身预埋件连接。托架下部支撑在牛腿上，上部通过墩身预埋φ32精轧螺纹钢筋与槽墩连为一体，从而为浇筑现浇段提供工作平台。
3.2 荷载计算
钢筋混凝土的容重按2.65t/m?取值；
施工人员及设备荷载标准值1kN/m?；
浇筑和振捣混凝土时产生的荷载标准值2kN/m?；
超灌系数按1.05取值；
底模均采用1.5cm厚的竹胶板及方木（背带），内模板及贝雷梁的荷载系数按混凝土重量的0.1倍取值。侧模板采用木模，按照100kg/m?计算。
其中永久荷载的分项系数取1.2，可变荷载的分项系数取1.4。
强度计算：1.2×1.1×1.05×A×H×26.5+1.4×3×A
刚度计算：1.1×1.05×A×H×26.5+3×A
A——纵、横向尺寸的乘积（m2）
H——混凝土高度（m）
3.3 三角托架计算
托架承受所有现浇段悬臂于墩外的混凝土荷载，以及模板及施工机具荷载。另外现浇段托架还承受50t合龙段施工荷载，以及30t配重荷载。每个托架还需要承受40t的荷载。
托架的最大变形是5mm÷2=2.5mm。
靠近墩身的断面线荷载：（23.5m?×2.65t/m?×1.2×1.05×1.05）÷2≈41.2t/m
端部断面的线荷载：（14.5m?×2.65t/m?×1.2×1.05×1.05）÷2≈25.5t/m
托架纵梁工字钢2-45b的最大应力146MPa÷2=73MPa，小于容许值150MPa，满足要求。
竖腿2-32b工字钢的最大应力186MPa÷2=93MPa，满足要求，斜腿的最大应力是162MPa÷2=81MPa，满足要求。
斜腿的最大水平力大小是49.3t，竖向力最大是130t。
三角托架上端的拉力49.3t采用2根直径32mm的精轧螺纹钢拉在墩身内，满足要求。下端的130t支反力通过8颗10.9级的M30螺栓连接在墩身的预埋件上，单颗螺栓承受24t的剪力，8颗共计承受192t的剪力，满足130t的承载要求。
把斜腿折算为箱形钢，其截面特性如下：
H = 320.00 mm，B = 132.00 mm，Tw = 11.50 mm，T1 = 15.00 mm，T2 = 15.00 mm，
ix = 11.43 cm，iy = 5.32 cm
从上面的截面特性可知，竖腿的弱轴回转半径是5.08cm，斜腿长度是498cm，那么柔度：λ=498cm÷5.32cm =93.6
查表得轴心受压稳定折减系数：φ=0.597
斜腿的稳定折减应力是81MPa÷0.597≈135.7MPa小于容许应力[σ]=150MPa，满足要求。
4、托架安装
牛腿、托架加工制作时，材质、焊接高度、质量一定要符合设计要求，加工拼装成型后，对几何尺寸、焊接质量进行检查，合格后运至墩旁。
墩身施工完成后要及时检查托架预埋件及预留孔的安装偏差，及时进行修整。牛腿与下预埋件的连接采用8个10.9级的M30高强螺栓连接，且牛腿与预埋件的连接钢板采用周边满焊，焊缝高度14mm，安装时注意螺栓孔位置准确，并加上弹性垫片，保证牛腿顶板水平。落架装置采用上下两块φ12钢板和φ32螺纹钢筋组焊而成，下牛腿安装好后，将落架装置放置其上并两侧点焊在一起，三角托架安装时必须保证底座板与落架装置顶板处于同一水平面上，并与落架装置上钢板点焊在一起，下壁板与墩身表面粘贴紧密。单组托架安装完成后，对上部预埋的精轧螺纹钢预拉10t，两组三角托架安装完成后，通过[25b槽钢交叉剪刀撑形式将托架连接成为一个整体。摆放横向分配梁（25a工字钢，长度10m，间距0.3m，并与托架纵梁焊接在