摘  要：汝郴高速赤石特大橋索塔內(nèi)橫梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大。設(shè)計的施工托架具有結(jié)構(gòu)輕巧、受力明確，拼裝與拆除方便、周轉(zhuǎn)率高等特點，適用于大尺寸索塔橫梁的施工。

　　關(guān)鍵詞：施工設(shè)計；橫梁；調(diào)節(jié)式托架；調(diào)節(jié)段；底座

　　Abstract : RuChen high-speed ChiShi super major bridge in the cable tower beam structure is complex, difficult construction. The design of the construction of the carrier has the structure to be dexterous, kinetic, clear, go all out outfit and removal of convenient, turnover higher characteristic, suitable for big size cable tower construction of the crossbar.

　　Keywords: construction design; Beam; Adjustment type brackets; Adjustment period; base

　　1  工程概況

　　赤石特大橋是廈門至成都高速公路汝城至郴州段的一座特大型橋梁，主橋為跨徑165m+3×380+165m四塔預(yù)應(yīng)力混凝土雙索面斜拉橋。6#索塔由上塔柱、中塔柱、下塔柱、塔座、A～D橫梁組成，承臺頂面以上塔柱總高度為274.13m。下塔柱為C橫梁中部至塔座以上索塔區(qū)段，高101.23m，為帶凹槽的曲線收腰形薄壁結(jié)構(gòu)，斷面為空心帶凹槽的八邊形，橫橋向凹槽內(nèi)側(cè)設(shè)置豎向加勁板。

　　D（C）橫梁為普通(預(yù)應(yīng)力)混凝土結(jié)構(gòu)，高6m，頂?shù)装搴?.5m，四周與塔壁固結(jié)，內(nèi)設(shè)3片1.2m厚縱橋向橫隔板，平面尺寸為18.7m×10.2m（18.3m×8.0m）。D橫梁斷面結(jié)構(gòu)布置見圖1。

　　圖1  D橫梁斷面圖

　　2  現(xiàn)澆支架總體布置

　　橫梁施工采用塔梁同步現(xiàn)澆方案，豎向分兩次澆筑完成。塔外模板采用液壓爬模，塔內(nèi)模板支承在現(xiàn)澆支架上。

　　現(xiàn)澆支架于橫橋向共布置6片托架，托架上布置分配梁、鋼管架及模板。托架采用對撐式結(jié)構(gòu)，由弦桿、斜撐、系桿及底座組成。托架間采用連接系連成整體，保證橫向穩(wěn)定性。

　　現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)布置見圖2。

　　圖2  現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)布置圖

　　3  托架構(gòu)造

　　3.1  托架弦桿

　　弦桿采用2根HN500×200型鋼組焊而成。弦桿上設(shè)置斜撐連接鉸座，每組弦桿之間設(shè)置橫向連接系，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

　　調(diào)節(jié)段設(shè)置在弦桿中部，與弦桿通過法蘭拼接，用于平衡兩側(cè)托架的水平力內(nèi)傾力。通過采用不同長度的調(diào)節(jié)段，可使托架適用于不同平面尺寸橫梁的施工，大大增加了托架的周轉(zhuǎn)使用能力。

　　3.2 托架斜撐

　　斜撐采用φ219×16無縫鋼管加工制作，無縫鋼管兩端開槽口，采用坡口焊縫焊接銷軸耳板。斜撐與弦桿、系桿間通過銷軸連接。

　　托架拆除時，解除斜撐與弦桿、系桿間連接銷軸，將托架弦桿、斜撐、系桿拆成散件，利用塔吊及卷揚(yáng)機(jī)從橫梁過人孔中吊出。

　　3.3  托架系桿

　　系桿采用2根HN500×200型鋼組焊而成，用于平衡兩側(cè)托架的水平外推力，消除外推力對塔柱的不利影響。調(diào)節(jié)段設(shè)置在系桿中部，安裝時需與弦桿調(diào)節(jié)段相匹配。

　　3.4  托架底座

　　底座采用Q345B鋼板焊接成為L型焊接箱形結(jié)構(gòu)，安裝在塔柱預(yù)留孔內(nèi)。底板、側(cè)板、端板采用厚板焊接成為封閉箱形，內(nèi)部焊接較薄板件作為隔板，增強(qiáng)側(cè)板、端板穩(wěn)定性。

　　底座兩側(cè)分別設(shè)置反力座。反力座與塔柱間抄墊密實。底座頂面設(shè)橫向限位裝置，提高托架安裝精度，限制托架整體橫向位移。

　　底座結(jié)構(gòu)布置見圖3。

　　圖3  托架底座結(jié)構(gòu)圖

　　3.4  托架牛腿

　　牛腿采用Q235B鋼板焊接成為楔形結(jié)構(gòu)，采用預(yù)埋爬錐固定在塔柱上。弦桿兩端牛腿上，一端設(shè)橫向限位裝置，另一端采用焊縫焊接，可以提高托架安裝精度，限制托架整體橫向位移，同時消除塔柱變形在托架內(nèi)產(chǎn)生的次應(yīng)力。

　　4  受力特點

　　橫梁澆筑混凝土荷載，在鋼管架內(nèi)產(chǎn)生豎向壓力，該壓力通過分配梁傳遞，作用在托架上。弦桿截面承受壓、彎、剪內(nèi)力，斜撐承受軸向壓力，系桿承受偏心拉力，托架底座承受托架傳遞的豎向荷載。

　　托架底座通過預(yù)拉精軋螺紋鋼筋與塔柱緊密接觸，通過控制張拉荷載，使得在橫梁澆筑過程中，底座與塔柱保持接觸。預(yù)拉精軋螺紋鋼筋、側(cè)面反力座、底面混凝土共同限制了底座的水平位移、豎向位移、平面內(nèi)轉(zhuǎn)角，使得底座和塔柱混凝土處于較好的受力狀態(tài)。

　　5  結(jié)構(gòu)計算

　　橫梁施工工藝如下：

　　綁扎第8節(jié)塔柱鋼筋→安裝預(yù)埋件、埋設(shè)預(yù)留孔→澆筑第8節(jié)塔柱混凝土→提升爬模、安裝現(xiàn)澆支架、綁扎鋼筋→澆筑第9節(jié)塔柱及橫梁底板混凝土→提升爬模、綁扎鋼筋→澆筑第10節(jié)塔柱及橫梁頂板混凝土。

　　根據(jù)橫梁施工工藝計算托架結(jié)構(gòu)如下：

　　5.1  荷載取值

　　⑴、模板及支架自重：按實際取值；

　　⑵、混凝土自重：26kN/m3；

　　⑶、施工機(jī)具及人員荷載：2.5kN/m2。

　　5.2 荷載組合

　　荷載組合一：⑴+⑵+⑶；

　　荷載組合二：⑴+⑵。

　　荷載組合一用于計算托架的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；荷載組合二用于托架的剛度。

　　5.3  分析計算

　　對現(xiàn)澆支架整體結(jié)構(gòu)、底座結(jié)構(gòu)、第一次澆筑橫梁底板分別建模計算。

　　整體結(jié)構(gòu)采用SAP2000建立桿系模型分析計算。牛腿及底座按約束考慮，根據(jù)實際情況分別施加了豎向約束和水平約束。荷載按照實際澆筑情況施加到相應(yīng)桿件上。

　　底座結(jié)構(gòu)采用SAP2000建立殼單元模型分析計算。底座與混凝土接觸采用單向受壓彈簧模擬，預(yù)拉精軋螺紋鋼筋位置限制單向位移。荷載按實際情況施加在托架頂板上。

　　第一次澆筑橫梁底板采用ANSYS建立三維實體模型進(jìn)行分析計算。塔柱與承臺接觸處約束所有自由度。混凝土材料特性及配筋根據(jù)實際情況模擬，荷載根據(jù)實際分布情況，施加在橫梁底板頂面上。

　　托架構(gòu)件計算結(jié)果見表1，第一次澆筑橫梁底板混凝土計算結(jié)果見表2。

　　表1  托架構(gòu)件計算結(jié)果(MPa)

　　弦桿斜撐系桿底座

　　應(yīng)力計算值13512695210

　　強(qiáng)度設(shè)計值215215215295

　　表2  橫梁底板計算結(jié)果(MPa)

　　拉應(yīng)力計算值拉應(yīng)力設(shè)計值壓應(yīng)力計算值壓應(yīng)力設(shè)計值

　　底板混凝土0.551.8312.322.4

　　結(jié)構(gòu)各桿件均按照規(guī)范驗算了平面內(nèi)平面外穩(wěn)定，均滿足要求；結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定系數(shù)為23，也滿足要求。

　　由計算結(jié)果可見，第二次澆筑橫梁混凝土?xí)r，拆除托架結(jié)構(gòu)，不會造成已經(jīng)終凝完成的橫梁底板開裂。進(jìn)一步分析計算可以得到，在不拆除托架的情況下，第二次澆筑橫梁混凝土在托架各構(gòu)件的內(nèi)力，相較第一次澆筑橫梁混凝土?xí)r僅增加約1.5%。故此，托架可僅按第一次澆筑混凝土荷載設(shè)計，現(xiàn)場可以根據(jù)材料周轉(zhuǎn)及工期安排的具體情況，合理安排是否在第二次澆筑混凝土前拆除托架結(jié)構(gòu)，提高施工效率。

　　6小結(jié)

　　汝郴高速赤石特大橋施工實踐證明，該托架結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)節(jié)約材料40%以上，安裝工期僅為1天，可在橫梁施工過程中多次周轉(zhuǎn)使用，提高了施工效率，取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　該托架結(jié)構(gòu)可適用于大尺寸索塔內(nèi)橫梁施工，是一種值得推廣的結(jié)構(gòu)形式。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1)JTG D62-2004 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范．人民交通出版社，2004．

　　2)GB500017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范．中國計劃出版社，2003．

　　3)交通部第一工程總公司．橋涵．人民交通出版社，2003．

　　4)周水興，何兆益，鄒毅松等．路橋施工計算手冊．人民交通出版社，2003