门式墩牛腿支架的设计与施工

发表时间：2018-05-28T16:53:38.997Z 来源：《基层建设》2018年第8期 作者： 仲海民

[导读] 摘要：新建铁路商丘至合肥至杭州铁路阜阳至杭州段新建工程跨金山路特大桥，本桥49#～57#墩桥墩采用门式墩，共计9个。 中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司

摘要：新建铁路商丘至合肥至杭州铁路阜阳至杭州段新建工程跨金山路特大桥，本桥49#～57#墩桥墩采用门式墩，共计9个。该门式墩由于位置受限，无法支设钢管柱，故采用牛腿支架作为临时支架浇筑门式墩盖梁。 关键词： 门式墩 牛腿支架 设计与施工 1 工程概况

新建铁路商丘至合肥至杭州铁路阜阳至杭州段新建工程跨金山路特大桥址位于巢湖市，本桥49#～57#墩桥墩采用门式墩，共计9个。承台至盖梁顶高33.0～37.0m，下横梁顶至盖梁顶高17.2～19.3m。立柱顺桥向长4.0m，横桥向宽2.0m，立柱混凝土标号采用C40。盖梁采用预应力混凝土结构，宽2m，高2.2m，除49#与57#墩盖梁长21m外，其余50#～56#墩盖梁均为18m长。盖梁采用C50混凝土，49#墩与57#墩盖梁混凝土198.3m3，其余墩盖梁混凝土171.6m3。 2 方案比选

通过3种主要方案的经济技术比选后（见表1），40b工字钢预埋入墩身中支撑承重牛腿，同时每个承重牛腿通过6根精轧螺纹钢拉结，承重牛腿上设置双拼40工字钢横梁，其上设置11榀贝雷片，贝雷片顶设置32#工字钢横向分配梁和16#工字钢纵向分配梁。牛腿支架布置见图1。

3 牛腿支架设计

3.1主要技术参数和设计假定

箱梁自重（按等效均布荷载57.2KN/m2计，钢筋混凝土容重取26KN/m3）

模板及模板支撑架荷载（按1.9KN/m2计，其中侧模取1.3KN/m2，底模取0.6KN/m2） 施工荷载（按3KN/m2计，其中振捣荷载取2KN/m2）

支架的强度及稳定性计算采用荷载基本组合，刚度计算采用荷载标准组合。

结构假定：门式墩混凝土重量换算为均布荷载进行加载；不考虑混凝土与模板间的摩擦力对支架体系的影响；未计风力影响。 3.2 牛腿支架强度及稳定性计算

按照所制定施工方案建立空间模型进行计算，利用Midas civil有限元分析软件建模分析。模型计算中不考虑精轧螺纹钢筋的拉结作用，全部荷载由预埋40b工字钢承担（实际施工中40b工字钢是插入预埋在墩柱中的钢套箱内，故不能有效固结，所以每个牛腿通过对6根精轧螺纹钢施加预应力进行拉结提供双重保险）。

3.3.1 上部结构强度计算

将混凝土、模板及施工荷载全部作用于支架模型进行分析计算，计算结果见表2。

计算结果表明，16#工字钢纵向分配梁、32#工字钢横向分配梁、贝雷片、双拼40工字钢横梁、预埋40b工字钢的组合应力均满足其强度设计值。

3.3.2牛腿支座验算

该结构采用预埋40b工字钢（受剪）及预应力精轧螺纹钢（受拉）共同受力的支座结构形式，通过上部结构在预埋40b工字钢处产生的拉力验算预应力精轧螺纹钢筋的受拉承载力是否满足要求，预埋40b工字钢反力图见图2。

由反力图可知，支座处的最大水平力为108.9+90.1=199KN，该水平拉力由预应力精轧螺纹钢承受，每个支座通过6个φ32精轧螺纹钢在一起共同受力。

根据《钢结构设计规范》GB 50017-2003第7.2.2条，每个高强螺栓的受拉承载力设计值 ，则每个支座的受拉承载力设计值为6×224=14KN＞199KN，满足要求。 4 牛腿支架施工

4.1 精轧螺纹钢筋安装

墩身钢筋施工中，预埋内径Φ48mm，壁厚3mm钢管，每根钢管长2.0米，埋设3组，每组6根，内穿Φ32精轧螺纹钢对拉。在每组钢管墩身混凝土面层埋设壁厚2cm，结构尺寸600*650mm的钢板用于保护墩身混凝土，防止牛腿安装后精轧螺纹钢在对拉过程中对墩身混凝土造成破坏，三组钢板埋设间距1.5m（钢板中心）用于盖梁牛腿的固定。精轧螺纹钢总长为250cm。每个牛腿安装的预埋件由6根Φ32精轧螺纹钢和2块钢板组成，墩身共计需要预埋36根Φ32精轧螺纹钢和12块钢板。紧贴牛腿底部埋设由厚10mm制作尺寸宽170mm*高420mm*长1200mm盒子，预留槽道伸入40b工字钢支撑牛腿，具体预埋位置由测量队按照图纸进行现场放样。 4.2 牛腿预埋件、牛腿、楔形钢构垫块安装

由测量队对牛腿预埋件中心放样，并按照放样位置对预埋件进行安装，确保安装准备，避免预埋偏位导致承重牛腿无法安装。

承重牛腿由3cm钢板焊接（材质Q345），每个墩身共计3组，6个承重牛腿。钢板埋设之前对照每组钢管间距，在钢板上切割圆孔，承重牛腿安装在内穿Φ32精轧螺纹钢上。在牛腿下墩身预留槽道，伸入40b工字钢与牛腿密贴，承担上部结构传来的剪力。

楔形钢构垫块由3cm厚Q235钢板预制加工，安装好承重牛腿后，由测量队对现场进行放样，确定实测高程，按照现场实测高程对垫块进行调整，确保高程误差控制在正负5mm之内。 4.3 盖梁支架体系安装

盖梁支架结构使用25t吊车在现场进行拆装。现浇盖梁支架结构形式为梁柱式支架，主要由承重牛腿、分配梁及贝雷片主梁组成。 承重梁采用双拼40工字型钢，主梁采用321贝雷片，贝雷片之间用花窗连接。落架及标高调节装置采用钢制楔型垫块，顺桥向分配梁采用I32a工字钢，间距为1m，横桥向分配梁采用I16工字钢，间距0.45m。盖梁模板采用整体式钢模板。盖梁模板四周防护栏杆采用

φ50×3.5mm钢管布置，钢管底部与I32a工字钢顶部满焊牢固，施工操作平台宽为1.0米，采用直径φ12钢筋间距15cm设置，上铺设钢板网，板与板之间用钢筋做好搭接固定措施。钢管防护围栏竖向间距为1米设置，钢管水平高度每0.5米设置一道，护栏总高度为3.5米，水平钢管共计设置8道，四周防护栏杆采用绿色防抛网挂满。盖梁浇筑平台采用[10槽钢与∠75*75*5mm角钢焊接而成，平台宽80cm，围栏高1.2m。施工人员可借助扶梯从操作平台到盖梁顶。 5 施工监测 5.1支架预压

为保证盖梁砼结构的安全及质量，铺设底模板后必须进行预压处理，以消除支架及模板的非弹性变形影响，同时取得支架弹性变形的实际数值，作为盖梁立模的预拱值数据设置的参考。

门式墩支架预压依据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》进行，根据图纸要求最大压载为砼梁重+模板重量+施工荷载+人员荷载之和的1.1倍。预压采用混凝土预压块预压，预压块尺寸为2m*1m*0.5m。预压荷载分60%、100%、110%分三级预压。预压块每块重量为2.4t，跨金山路特大桥共计有门式墩9个，其中49#和57#盖梁重量为442.692t，其余盖梁重量为324.272t，模板、施工荷载、施工人员重量为49t，共计需要混凝土预压块197块。 5.1.1 预压流程

支架预压流程：设置沉降观测点 分级加载预压 进行沉降观测 支架沉降稳定 预压成果分析 调整支架和模板标高。 5.1.2 预压测点布置及荷载计算

测点布置：沉降观测点的布置应准确，点的位置和密度应能准确反映整个模板的位移和变形情况，观测断面布置在每跨支架的L/2、L/4及端部，每个断面5个观测点。

加载方法：预压混凝土块（2m*1m*0.5m），门式墩模板底模安装后进行预压。预压块做为压重加载于直线段底模上，加载时采用25T汽车吊逐块将预压块提升至盖梁底模上，分层对码。同时由主管工程师记录预压板数量，按重量分级加载。安全员做好现场安全盯控。 5.2 监测数据分析

预压完毕后，对监测结果进行整理并分析，然后根据监测结果对立模标高进行调整。 6 结语

该工程采用预埋40b工字钢（受剪）及预应力精轧螺纹钢（受拉）共同受力的支座结构形式，节省材料，易操作。对今后类似工程具有很好的参考价值。 参考文献：

［1］GB 50017-2003 钢结构设计规范［S］

［2］周水兴，何兆益，邹毅松等.路桥施工计算手册.北京：人民交通出版社.1995