目 录
一、内容提要 ......................................................................................... 1 二、关键词 ............................................................................................. 1 三、前言 ................................................................................................. 1 1.连续刚构桥发展概述 .................................................................... 1 2.南明河大桥概述 ............................................................................ 2 3. 0#段托架法施工的优点及特点 .................................................. 5 四、托架设计及受力计算 ...................................................................... 5 1.托架的设计 ................................................................................... 5 2.托架的受力计算 .......................................................................... 12 五、参考文献 ....................................................................................... 19
大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论
一、内容提要
本文论述了由中建四局承建的贵阳市东二环道路工程南明河大桥刚构预应力混凝土连续梁0#段托架法施工方法。介绍托架的结构形式及受力计算。 二、关键词
刚构连续梁、托架、施工、悬臂灌注、设计、受力计算。 三、前言
1.连续刚构桥发展概述
随着高速公路的建设，多伸缩缝的T型刚构己不能很好满足要求，于是连续梁应运而生。连续梁除两端外其余部位无伸缩缝，有利于行车，但需梁墩临时固结和转换体系，同时需设大吨位盆式支座，费用高，养护工作量大。预应力混凝土连续刚构桥比混凝土连续梁桥和混凝土 T型刚构桥有更大的跨越能力。
近年来，各国修建混凝土连续刚构桥很多，随着世界经济发展，混凝土连续刚构桥将得到更快发展。1998年挪威建成了世界第一的stolma桥(主跨301 m)和世界第二的拉夫特桥(主跨298 m)，将混凝土连续刚构桥的跨径发展到顶点。我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180 m)，开创了修建大跨径混凝土连续刚构桥的先例，10多年来yc梁桥在全国范围内建成跨径大于120 m的有74座。世界已建成17座跨度大于240 m的混凝土梁桥，中国占7座。1997年建成的虎门大桥辅航道桥(主跨270 m)为当时混凝土连续刚构世界第一。近几
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1 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 年相继建成了泸州长江二桥(主跨252m)、重庆黄花园大桥(主跨250 In)、黄石长江大桥(主跨245 m)、重庆高家花园桥(主跨240 m)贵州六广河大桥(主跨240 m)，近期还将建成一大批大跨径的混凝土连续刚构桥。我国大跨径混凝土连续刚构桥型和混凝土梁桥型的建桥技术，已居世界先进水平。 2.南明河大桥概述
由我局承建的贵阳市东二环道路工程南明河大桥起讫里程为左幅K8+790.36～K9+063.64，右幅K8+782.36～K9+055.64，孔跨形式（76+120+76）m连续刚构桥，桥梁全长273.28m。本桥为双线桥，位于8.5‰的坡道，桥面为直线。
主梁为单箱单室变高直腹板截面。单箱顶宽15.2m，底宽8.28m，翼缘悬臂板宽3.46m，箱梁根部梁高7.363m，为主跨的1/16.3，梁端和跨中处梁高3.5m，为主跨的1/34.3，梁底按1.6次幂抛物线变化。腹板厚度90cm（支点）～40cm（跨中），主梁零号块梁段各断面尺寸适当增大。底板变厚度75cm（支点）～30cm（跨中），顶板箱室内厚度28cm，悬臂端厚20cm，根部厚55cm。中主墩0号段墩顶处两道厚度为80cm横隔梁，位置与墩壁对应。梁端横隔梁厚度为120cm。中跨跨中设横向隔板40cm厚。全桥共设置一个中跨合拢段和2个边跨合拢段。箱梁顶面设1.5%单向横坡，腹板上方设通气孔。主梁采用挂蓝悬臂浇筑施工，近桥台处边跨现浇段采用支架现浇。
连续箱梁采用三向预应力。纵、横向预应力钢束采用符合GB/T5224国家标准的高强度υs15.2的Ⅱ级松弛（低松弛）钢绞线，每股公称面积140mm2，Fpk=1860Mpa，Ep=1.95×105，锚具采用符合GB/T14370国家标准中Ⅰ类要求的群锚体系，预应力管道采用符合JT/T529-2004标准型号为SBG-55B、SBG-75Y及SBG-90Y规格的塑料
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2 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 波纹管。竖向预应力钢筋采用PSB785级精轧螺纹钢筋，预应力张拉控制力为568KN，预应力管道采用内径为45mm的无缝钢管，张拉须采用专用的千斤顶。
混凝土：梁体混凝土均采用C55混凝土。 见下图：南明河施工平面图。
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3 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 南明河大桥施工平面图
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4 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 3. 0#段托架法施工的优点及特点
悬臂灌注法施工连续梁，0#段一般采用支架法或托架法进行现浇。
因主墩高度高达41m，若采用支架法施工，耗费的钢管较多，搭设支架耗费工期及人力，且支架稳定性较差，支架受压后的弹性变形和非弹性变形均较大，这对工程的安全、质量都有极不利的影响。
而采用托架法施工则避免了这些不利因素。
采用托架法施工，需经过严密的托架受力计算，在托架安装完成后需进行预压，根据预压结果调整模板设置预拱值后，方可进行0#段施工。
四、托架设计及受力计算 1.托架的设计
在桥墩施工时，预埋υ50mm的钢管，钢管内插入υ32精轧螺纹钢做为托架支撑基点。
采用2根[30a槽钢正扣焊接做为托架的弦杆，上下弦杆之间，弦杆与支撑基点之间采用销轴连接。采用2根I32b工字钢做为托架的横梁。横梁上铺设2根[20b槽钢正扣焊接成形的杆件。其上便可铺设模板，进行0#段施工。
如下图所示：
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大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论
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大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 2.托架的受力计算
1）结构受力简化与假定
据结构图示尺寸，可以将结构简化成如图所示的简图,托架结构尺寸已知，由余弦定理，算出A=97°08′52″，B=33°09′51″,C=49°41′16″。在托架上ＭＮ两点横放工字钢（利用挂蓝前后横梁），作为传递上面荷载的支点，故对结构ＭＮＬ而言，为节点受力。横向工字钢上面，利用挂蓝底模，承受梁部砼、模板、支架、各种动荷载，对该底模而言，下面仅有两个支点，为简支梁。
梁部砼荷载，假定墩柱以上部分，由墩柱承担，墩柱以外悬臂部分，由托架承担，并假定0#块总荷载平均分布在12米长的距离范围。
2）荷载计算
（1）梁部砼重q1=8876÷12×1.2=887.6KN/m,荷载分项系数为1.2。
（2）底模+横向工字钢，取砼重的15%，q2=887.6×15%=133.14KN/m。
（3）人工、材料、机具走行堆放荷载：2.0KN/㎡, 荷载分项系数为1.4,底模宽8.28米，q3=2×1.4×8.28=23.18 KN/m。
（4）倾倒砼时产生的冲击荷载：2.0KN/㎡, 荷载分项系数为1.4,
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12 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 底模宽8.28米，q4=2×1.4×8.28=23.18 KN/m。
（5）砼振捣所产生的荷载：2.0KN/㎡, 荷载分项系数为1.4,底模宽8.28米，q5=2×1.4×8.28=23.18 KN/m。
3）计算MN两点的支点反力 （1）总荷载3=1090.28KN/m。
（2）计算N点垂直方向反力PN 对M点取矩，
PN×5.007-q/2×3.752=5.007PN-1090.28÷2×3.752=0
PN=1531KN。
（3）计算M点垂直方向反力PM
对N点取矩，
PM×5.007-q×3.75×（5.007-3.75/2）=0
PM=2557.5KN。 4）计算MN杆和NL杆受力
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13 q=q1+q2+q3+q4+q5=887.6+133.14+23.18×
大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 A=97°08′52″，B=33°09′51″,C=49°41′16″ 如图，取N点隔离体，
∑Y=0 PN- PLNcosC-PMNcos（B+C）=0--------（1） ∑X=0 PLNsinC+ PMNsin（B+C）=0------------（2） 由（2）式，
PLN= -sin（B+C）÷sinC×PMN=-sin82°51′07″÷sin49°41′16″×PMN=-1.301 PMN,将此值代入（1）式，
1531+1.301×PMN×cos49°41′16″-PMNcos82°51′07″=0 PMN=1531÷（-0.7173）=-2135KN, PLN= -1.301 PMN=2778KN。
5）计算M点铰支座Φ32精轧螺纹钢所受应力 （1）受拉
横向有四排铰，共有6×4=24根精轧螺纹钢受力，则每根受水平拉力
P
上铰
=PMN×cos（A-90°）÷24=2135×cos7°08′52″÷
24=88.3KN,
由于精轧螺纹钢的屈服强度为785Mpa,则每根所能承受拉力 P单=785×πd2/4=631334N,即631KN,远远大于88.3KN ,满足要求。
（2）受剪
M点受的垂直剪力P=PM-PMN sin7°08′52″
=2557.5-2135 ×sin7°08′52″=2292KN,
每根精轧螺纹钢所受剪力：Q单=2292÷24=95.5KN， 则每根Φ32精轧螺纹钢所受剪应力：
τ=95.5×103÷804=119Mpa,查与精轧螺纹钢最接近的Q420
钢抗剪抗剪设计强度fv=210Mpa＞τ=119Mpa，满足要求。
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14 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 （3）计算精轧螺纹钢对墩柱混凝土的局部抗压
每根Ф32精轧螺纹钢受的剪力为95.5KN,精轧螺纹钢外有Ф48的预埋钢管，假定精轧螺纹钢及其外面的钢管仅在墩柱外表10㎝长度范围对墩柱砼产生局部压力，根据混凝土结构设计规范50010——2002第7.8.1条
F1≤1.35βcβlfcAln, 式
l
中：F1=95.5KN, β
c
=0.967, β
=(Ab/Al)0.5=(3)0.5=1.732,fc=25.3Mpa,
Aln=48×100=4800㎜2。
1.35βcβlfcAln=1.35×0.967×1.732×25.3×4800÷1000
=274.6KN＞F1=95.5KN。
6）上铰M及上弦杆核算 （1）受力计算
每个铰所受垂直向下力为6根精轧螺纹钢所受剪力的总和，受的
水平拉力为6根精轧螺纹钢所受拉力之和，其值为： Q=Q单×6=95.5×6=573KN， P= P单×6=88.3×6=530KN， 上述两力之合力为：
F=（Q2+P2）0.5=（5732+5302）0.5=781KN。
（2）计算饺的钢板受压应力，两块钢板各厚30㎜，销轴直径80㎜，
σ=F/[（30+30）×80]=781×103/4800=163Mpa＜f=205Mpa,满足要求。
（3）焊缝高度计算
焊缝长 L=（300×2+30×2）×2=1320㎜, [τ]=85Mpa, hf=Q/（0.7L[τ]）=573×103/（0.7×1320×85）=8㎜,即焊缝
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15 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 高度必须达到8㎜高以上。当焊缝=8㎜时，焊缝之拉应力和剪应力分别为：
σf=P/（0.7hf×L）=530×103/（0.7×8×1320）=72Mpa＜ffw=160Mpa,
τf=Q/（0.7hf×L）=573×103/（0.7×8×1320）=78Mpa＜ffw=160Mpa,
[(σf÷βf)2+τ
2f
]0.5=[(72÷1.22)2+782]0.5=118Mpa＜ffw=160Mpa,
满足要求。式中βf=1.22
（4）销轴受力
N=n×πd2÷4×fvd 式中n=2,d=80㎜, fvd=120Mpa, N=2×π×802÷4×120=1206372N,即1206KN＞F=781KN,满足要求。
（5）上弦杆销链受力计算
上弦杆用2[30a槽钢，d=7.5㎜,A=43.902㎝2, 杆件销链受力 Q=PMN/4=2135/4=534KN,
所受应力σ=Q/[(30+7.5)×2×80]=534×103 /6000=89Mpa＜
fv=160Mpa,
满足要求。
（6）上弦杆拉应力计算
σ=Q/2A=534×103/(2×43.902×102)=61Mpa＜f=215Mpa,满足要求。
7）计算L点铰支座16根Φ32精轧螺纹钢所受剪应力
因PLN=2778KN，L铰处垂直力=PLNcosC=2778×cos49°41′16″ =1797.2KN，每根精轧螺纹钢所受剪力 Q单=1797.2/16=112.325KN,受剪应力：
τ=112.325×103÷804=140Mpa＜fv=210Mpa,满足要求。
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16 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 根据上述5）（3）计算，每一根精轧螺纹钢处砼局部承受压力达274.6KN,D大于每根精轧螺纹钢所受剪力Q单=112.325KN，故混凝土局部受压满足要求
8）下铰支座L核算 （1）受力计算
由上述四计算得知PLN=2778KN，共有4根杆件，每根杆件也是由2[30a槽钢组合而成，d=7.5㎜,A=43.902㎝2,
Q=2778÷4=694.5KN, （2）计算钢板受压应力
σ=Q/[（30+30）×80]=694.5×103/4800=145 Mpa＜f=205Mpa,满足要求。
（3）焊缝高度计算
L=1320㎜, 同上铰支座一样，焊缝高度hf=8㎜,所受剪力为4根精轧螺纹钢所受剪力之和，Q=112.325KN×4=449.3KN,
τ=Q/（0.7hfL）=449.3×103/（0.7×8×1320）=61Mpa＜ffw=160Mpa,满足要求。
（4）销轴受力计算
N=n×πd2÷4×fvd 式中n=2,d=80㎜, fvd=120Mpa, N=2×π×802÷4×120=1206372N,即1206KN＞Q=449.3KN,满足要求。
9）下弦杆受压应力计算 （1）每根弦杆受力
每根P单=PLN/4=2778/4=694.5KN， （2）计算纵横方向ix,iy
查ix=11.7㎝，iy=0.44b=0.44×170=75㎜,应以iy=75㎜计算长细比。
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大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 （3）计算弦杆应力
λ=l0/iy, 式中l0=3000㎜（缀板间距3米），iy=75㎜，λ=3000/75=40
查表=0.877, [30a槽钢A=43.902㎝2
f=P单/（∮A）=694.5×103/（0.877×2×43.902×102）=90.2Mpa＜f=215Mpa,
满足要求。
10）横梁工字钢强度、挠度计算
在上弦杆靠近M上铰处横放2I32b工字钢，承载PM=2557.5KN，假定荷载平均分布在4根弦杆上，四排弦杆，弦杆间距L=6320/3=2107㎜，按3等跨连续梁计算，q=2557.5×103÷6.320=404.7KN/m，查表Km=0.1,Kv=0.6,Kf=0.677, I32b工字钢A=73.52㎝2,d=11.5㎜, IX=11626㎝4,WX=726.7㎝3,SX=426.1㎝3。
（1）工字钢弯应力
M=Km×ql2=0.1×404.7×21072=179.7KN.m,
σ=M/WX=179.7×106/（2×726.7×103）=124Mpa＜f=215Mpa, 满足要求。
（2）工字钢受的剪应力
工字钢所受剪力Q=Kv×ql=0.6×404.7×2107=511622N,即512KN，
τ=QSX/(IX×d）=511622×426.1×103/(2×11626×104×11.5) =82Mpa＜fv=125Mpa, 满足要求。
（3）工字钢所受挠度
f=Kf×ql4/（100EI）=0.667×404.7×21074/（2×100×2×105
×11626×104）=1.2㎜＜2107/400=5.3㎜,满足要求。
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18 大跨径刚构连续梁0#段托架法施工的讨论 实际上，该横梁拟用挂蓝下横梁，下横梁为钢板焊的组合梁，其截面特性各项数值均大大超过2I32b工字钢，施工时，需注意梁底至支架的高度，要有安放沙箱的高度，以方便底模脱模。 五、参考文献
《公路桥涵施工技术规范》（TJT041-2000） 《路桥施工计算手册》
编写人：杨涛
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