查长亮，胡伟，汪阳，王立兴
（1.安徽省江南产业集中区建设投资发展（集团）有限公司，安徽 池州 247126；2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009）
1 工程概况
九华河大桥位于安徽省池州市江南集中区境内，主桥全长226m，跨径布置为：63m+100m+63m。主桥结构形式为变截面预应力混凝土连续箱梁，箱梁为单箱双室截面，桥面宽度22.5m，底板宽15m，箱梁根部中心线处箱梁高5.9m，跨中箱梁高2.7m，梁高以二次抛物线变化，顶板厚0.28 m，腹板厚0.5m～0.8m，底板厚0.3m～1.4m，桥面横坡1.5%。
梁体采用挂篮悬臂浇筑施工，0号及1号块利用墩身预埋钢托架施工，并分两次浇筑完成（先浇筑底板、腹板，再浇筑顶板）。0号块长4 m，高5.9 m，腹板厚0.8 m，底板厚1.4 m，重量826.80 t；1号块长4m，高5.389m～5.9m，底板厚0.7227m～1.4m，重量380.23t。
2 托架设计
托架是固定在墩身上部以承担0号及1号块支架、模板、混凝土和施工荷载的重要受力结构，采用自支撑体系构件设计[1]。综合考虑工期、成本、施工难易度及施工环境等因素，决定采用三角托架法。三角托架法具有不受墩身高度限制、承载力大、结构简单、受力明确的特点[2]。
2.1 设计概况
托架主要由三角架、横梁、纵梁及贝雷梁组成。托架是利用牛腿作为支点，32mm精轧螺纹钢两端对拉使其固定在墩身上部以承担0号及1号块的重要受力结构。
首先，在混凝土墩身施工时预埋6个牛腿钢板和6个支撑钢板，钢板采用A3钢板，规格分别为75cm×65cm×2cm和170cm×55cm×2cm，同时墩身每个支撑钢板处对称预留孔道以备穿插32mm精轧螺纹钢。然后，就地焊接6套牛腿构件，起重机吊装后满焊接至预埋钢板上，精轧螺纹钢对拉张紧，牛腿与钢板部位采用三角钢板加强焊接；牛腿上支架采用槽钢焊接斜撑，斜撑X型布置，并且在三道牛腿上支架外端采用槽钢焊接成整体；每道牛腿上支架安放沙筒，沙筒钢板上布置2组贝雷梁，每组贝雷梁采用花架连接，2组贝雷梁之间采用槽钢焊接，目的是增强贝雷梁整体刚度。最后，就地焊接0号块、1号块底模和底横梁（整体），吊装至贝雷梁上[3-4]。
图1 托架布置图
图2 牛腿托架有限元模型图
图3 钢管桩轴力云图
图4 I36工字钢剪应力云图
图5 测点布置图
预压沉降观测表单位：（mm） 表1
2.2 主要尺寸
牛腿的钢管长度为5.6m，直径为325mm，壁厚为8mm；牛腿上部采用I36工字钢。牛腿高度为4m，工字钢和钢管夹角为45°，每根牛腿间距为6m。贝雷梁由2个贝雷片组成，长度为21m，高度为1.5m，宽度为0.5。托架布置如图1所示。
2.3 托架验算
采用大型通用有限元程序MIDAS/Civil[5]，建立支撑托架的空间模型。模型共划分22个桁架单元，309个梁单元，318个节点，124个节点荷载，牛腿支架钢管交接点、牛腿支架与贝雷梁均采用弹性连接，托架与桥墩处的连接处理为固接。计算模型如图2所示。
首先对牛腿中钢管和牛腿上部贝雷梁进行强度分析，如图3、图4计算可得钢管的最大轴向压应力为104MPa，贝雷梁的最大剪应力为0.2MPa，最大弯曲应力为0.3MPa，最大变形为0.0035mm。由《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）知，对应的容许值分别为200MPa、85MPa、145MPa、15mm，钢管和贝雷梁的设计均满足要求。计算可得，牛腿支架的临界荷载安全系数最小为1.54>1，梁单元59的最大轴向压应力183.4MPa<140MPa，最大剪应力27.9MPa<85MPa，最大弯曲应力25.92MPa<145MPa，结构最大变形13.2mm<15mm，也均满足要求。
3 托架预压
3.1 预压目的
采用托架浇筑梁段时，由于托架弹性、杆件连接处有缝隙等因素，可能使托架下沉，引起混凝土梁体位置变化。因此在混凝土浇筑前，应对托架进行试压，以消除其非弹性变形，测出弹性变形值，为底模标高调整提供依据，确保梁体线性符合设计要求，并进一步检验托架的安全性能。
3.2 预压荷载
预压荷载一般取托架实际承重的1.1倍～1.3倍，本工程中每侧墩身预压荷载取实际承重的1.2倍，即：预压荷载=实际承重×1.2=(混凝土自重+模板自重+施工荷载)×1.2=960.5t。预压荷载分三级进行：第一级为0.5倍预压荷载（480.25t），第二级为0.8倍预压荷载（768.4t），第三级为1.2倍预压荷载（960.5t）。
3.3 加载及卸载
0号、1号块底模调整至设计标高后开始加载。加载的沙用编织袋装采用塔吊运至底模上。每个编织袋装沙的重量应大致相等，并随机抽取10袋沙称其质量，取其平均重量，以确定加载沙袋数量。加载分三级进行，每级加载完成并稳定后及时观测其支架变形，然后再继续加载。加载完成待支架稳定后开始卸载，卸载时用塔吊将沙袋吊至地面，并用装载机将其清走。
3.4 沉降观测
根据托架及加载特点，在0号块布置4个点，在1号块各布置4个点，如图5所示。观测点设在底模模板上，并用油漆标注，用水准仪观测，在底模调整好后加载前先测观测点标高，以后每级加载完成后再观测其沉降值。最后一次加载完成后每12h内进行一次沉降观测，当相邻观测沉降值差小于1mm时即可认为沉降稳定，开始卸载，卸载完成后再对观测点进行观测，计算出模板弹性变形量和非弹性变形量，如表1所示。
4 总 结
①上述所设计的托架已在龙腾大道跨九华河大桥0号、1号块施工中成功实施，该托架在确保安全可靠的前提下，结构形式简单，传力路径明确，不仅节约工程成本，而且大大缩短了施工工期，在同类工程施工中具有一定的应用价值。
②在0号、1号块浇筑前，必须对托架进行预压，以消除托架的非弹性变形，并为0号、1号块立模标高的确立提供科学依据。
[1]徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京：人民交通出版社，2011.
[2]曲任权，尹玉林，王桃娣.大跨度连续梁0号块支架方案及预压施工方法[J].公路，2010（10）.
[3]JTG/T 50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.
[4]JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社，2011.
[5]MIDAS.土木结构分析手册[M].北京：北京迈达斯技术有限公司，2005.
[6]曹爱虎,胡成.施工工艺变化对斜拉桥施工监控的影响分析[J].安徽建筑工业学院学报，2013（2）.
