田继源 TIAN Ji-yuan

（中铁二十四局集团江苏工程有限公司，南京 210042）

（China Railway 24th Bureau Group Jiangsu Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210042，China）

高墩连续梁0号块施工关键技术

田继源 TIAN Ji-yuan

（中铁二十四局集团江苏工程有限公司，南京 210042）

（China Railway 24th Bureau Group Jiangsu Engineering Co.，Ltd.，Nanjing 210042，China）

京沪高速铁路南京南站枢纽仙西联络线秦淮河特大桥2联（48+80+48）m连续梁分别跨京沪高速铁路和宁杭高速公路。连续梁主墩柱高31.5m，其施工难度大、工期紧，是联络线重点工程。本文系统介绍高墩连续梁0号块钢牛腿托架结构体系设计、支架结构验算、钢牛腿安装以及混凝土浇筑注意事项，可为同类桥梁结构提供有益的参考。

高墩；连续梁；0号块；牛腿托架

1 工程概况

仙西联络线是京沪高速铁路南京南站枢纽的独立联络线。仙西联络线秦淮河特大桥全长6.7km，跨京沪高速铁路和宁杭高速公路处采用（48+80+48）m连续梁，该两处连续梁施工环境复杂、施工难度大、工期长，为联络线控制工程。

（48+80+48）m连续梁采用单箱单室结构，顶宽11.4m，底宽6.4m，翼缘板宽2.5m。设计采用挂篮悬臂浇筑施工。墩顶0号块长8m，中支处梁高6.4m，腹板厚1.00m，顶板厚0.78m。连续梁主墩柱采用圆端型桥墩，主墩顶部宽度为4.2m，坡率为1:26，墩柱高31.5m。

2 方案确定

2.1 落地支架 主墩0号块一般采用落地支架施工，本桥承台尺寸较大，具备在承台上搭设落地支架的条件。落地支架可采用每侧布置1排Ø609钢管立柱，立柱间采用 [32a槽钢焊接。钢管立柱横向间距4.7m，纵向间距7.4m。钢管立柱和承台上预埋钢板焊接，顶部设置钢板，横桥向布置I40a工字钢横梁，纵向再布置I32a分配梁后搭设0号块支架平台。详见图1。

2.2 钢牛腿托架 钢牛腿托架在墩柱混凝土浇筑时预留钢板，待墩柱完成后焊接牛腿托架并施工0号块。横桥向每侧布置3个H400×400×12×20型钢牛腿托架。牛腿托架下设置H200型钢斜撑。牛腿托架上横桥向布置两排2I32a工字钢横梁。

墩柱侧面设置2个牛腿托架，托架主梁采用H200×200×6×8型钢。侧托架下设置双[20a斜撑。

2.3 综合比较

2.3.1 工期比较 落地支架方案需在主墩混凝土浇筑完后拆除施工脚手架（需5d），然后再安装钢管立柱。单个0号块支架支撑体系施工时间约10d。而牛腿托架方案在主墩模板拆除后可直接利用墩柱施工脚手架焊接牛腿托架，单个0号块施工周期约5d。从工期上比较：牛腿托架方案比落地支架方案节省10d。

图1 落地支架方案（单位cm）

2.3.2 经济比选 落地支架和钢牛腿托架两个方案支撑平台上型钢、方木、模板基本一致，落地支架在承台上预留钢板和牛腿托架在墩柱中预埋钢板基本相当，两方案经济分析比较如表1。

表1 0号块支架方案经济对比表

由表1可以得出：每个0号块采用钢牛腿托架方案比落地支架方案节省136475元，全桥可节省54.6万元。

2.3.3 结论 高墩连续梁0号块采用钢牛腿托架施工不仅工艺简单、工期短、安全质量可控，还节约施工成本，是首选方案。

3 钢牛腿托架方案设计

主墩柱正面设置3个H400型钢牛腿托架，间距3.2m，牛腿托架长度3.0m。托架下方采用200H型钢斜撑。牛腿托架上方布置两排2I32a工字钢横梁，纵向间距1.2m。牛腿托架、斜支撑和墩柱预埋钢板采用角焊缝焊接牢固。墩柱预埋钢板为600×600mm，厚20mm，预埋钢板上焊接16根Φ20螺纹钢锚固在墩柱混凝土内。

主墩柱侧面设置2个200H型钢牛腿托架，间距2.0m，牛腿托架长度2.2m。牛托架下方采用双[20a槽钢斜撑，其焊接方式和正面牛腿托架一致。侧面牛腿上部纵桥向布置4根I20a工字钢，用于支立侧模板系统。（图2）

3.1 荷载计算

3.1.1 混凝土荷载 0号块截面高度自中支墩处向跨中逐渐变小，为计算方便，纵向取最大截面面积计算。箱梁横向划分为ABC三个区域，倒角处采用等效均布荷载代替梯形荷载。详见图3。

3.1.2 其他荷载

①模板荷载：0号块底板采用木模板，侧模板采用整体钢模，内模板采用木模板。根据施工经验钢模板均布荷载取3kN/m2，木模板取2kN/m2。

②施工荷载：施工人员和堆放料、具及行走运输或堆放荷载q3=3kN/m2计算。

③混凝土浇注振捣荷载：混凝土振捣对水平板荷载按q4=3kN/m2。

3.1.3 荷载组合 根据模板支架安全计算规程和建筑结构荷载规范，q=γG∑qGK+γQ∑qQK。纵向长度取1米时各区域荷载组合值和标准值计算如表2。

图2 钢牛腿托架结构图（单位：cm）

图3 箱梁横截面图（单位：cm）

表2 0号块各块横向荷载计算表

3.2 底板纵梁I20a工字钢强度及刚度验算底板纵梁20a工字钢有三个支点，间距1.2m，为2跨连续梁模型。箱梁横向ABC三个区域内分别布置4、3、6根I20a工字钢，工字钢强度、刚度验算见表3。

表3 纵向工字钢强度和刚度验算表

纵向工字钢应力σ

纵向工字钢扰度f<[f]=l0/300＝3mm，刚度满足规范要求。

3.3 托架上横向I32a工字钢梁强度验算

3.3.1 结构荷载 正面牛腿托架上横向I32a工字钢长12m，为两跨连续梁结构。横向分配梁承受梁体纵向1.2m长度荷载，根据3.3.1荷载计算结果，ABC域横向荷载分别为28.1kN/m、294.1kN/m、85.4kN/m。

3.3.2 结构模型和内力计算 I32a工字钢横梁强度计算结构模型如图4。采用结构力学求解器计算得结构内力图如图5。

图4 横梁结构计算模型（单位：cm）

图5 横梁内力图

3.3.3 横梁强度验算 查横向I32a分配梁内力图。

计算出双片工字钢最大正应力和剪应力分别为74N/mm2和49N/mm2，满足规范要求。

采用标准荷载验算刚度略。

3.4 钢牛腿托架强度验算

3.4.1 牛腿受力结构分析 牛腿托架H400型钢和预埋钢板采用角焊缝焊接，简化为刚接模型。H200型钢斜撑两端简化为铰接。托架计算模型见图6。

3.4.2 牛腿内力计算 据3.3.2荷载计算结果，P1=MAX｛373，376｝=376kN，P2=P1/2=188kN。

采用同济大学结构力学解得钢牛腿内力为图7。

图6 托架结构模型（单位cm）

图7 牛腿内力结构图

3.4.3 H型钢纵梁和预埋钢板焊缝强度检算 由牛腿内力图知A节点焊缝承受弯矩、轴力和剪力。其中MA=250kN.m，NA=213kN，QA=351kN，A节点焊缝截面计算图见图8。

图8 焊缝截面计算图（单位：mm）

①设剪力V全部由腹板焊缝承担，焊缝剪应力：τV=V/AW=74N/mm2。

②焊缝在轴力和弯矩作用下，正应力为：σmax=N/（Lwhe）+M/W=19N/mm2。

3.4.4 H400型钢强度验算 H400型钢在节点处弯矩和轴力最大，其弯矩MA=250kN.m，轴力NA=213kN，正截面应力为：

400H型钢强度满足规范要求。

4 施工关键技术

4.1 预埋件安装 钢牛腿预埋钢板安装位置要准确定位，防止出现偏差影响焊接质量。预埋钢板上的锚固钢筋必须严格按照设计图纸和规范要求焊接，确保结构安全。墩柱混凝土浇筑过程中应对预埋钢板采取稳固措施，防止振捣混凝土造成预埋件移位。

4.2 牛腿托架安装 托架H400型钢在工厂切割定型。两侧钢牛腿托架处于墩柱圆弧段，应对型钢进行切坡确保其和预埋钢板密贴，两者之间的空隙小于2mm。

角焊缝焊条采用E43系列焊条，焊工必须持证上岗，焊缝质量为三级。工地焊缝外观应均匀，焊缝表面不得有裂缝、焊瘤等缺陷，表面不得有气孔、夹渣、电弧擦伤等缺陷。

牛腿托架焊接过程中采用控制焊接顺序防止预埋钢板变形。H型钢先采用跳焊对构件定位，接着采用对称、分段焊接，避免工件局部加热集中。

牛腿托架正式焊接前需要对顶面标高进行复核，同一牛腿托架高差不得3mm。为增加牛腿托架的横向稳定性，工字钢横梁应和牛腿托架焊接牢固。

4.3 支架预压 高墩0号块支架搭设完及模板安装完成后需按设计梁体重量的120%进行堆载预压，预压使牛腿托架预先完成非弹性变形，并对支架体系安全性进行检查。预压采用砂袋，牛腿托架预压前设置2个变形观测断面，每个断面设3个观测点，分别布置在每个牛腿托架的中心。预压前测量观测点标高，每天由专人测量标高变化情况，每隔8小时测量一次，并做好详细记录。支架预压一般在4天左右，直到连续2次沉降量为1～2mm视为稳定，才能卸载砂袋。卸载前后应测量观测点变形，以此确定支架弹性变形，作为预拱度设计依据。

4.4 混凝土浇筑注意事项 混凝土浇注应遵循前后对称、左右对称的原则，单个牛腿不得偏载承载。

砼浇注过程中安排专人跟踪检查牛腿托架和型钢稳固情况，确保砼浇注顺利进行。同时，安排专职测量人员对牛腿托架下沉进行观测并做好记录。如遇特殊情况，要立刻加固处理。

5 总结

通过京沪高速铁路南京南站枢秦淮河特大桥高墩连续梁0号块施工方案的分析和研究认为：

①当连续梁0号块主墩超过一定高度时（特别是30m以上），相对于传统落地支架，采用钢牛腿托架施工0号块既节省施工成本，又能缩短施工工期。

②针对铁路工程高桥墩的特点，最终设计的牛腿托架受力途经简单，并方便操作。

③文中提出的高墩0号块托架安装、焊接以及混凝土浇筑技术措施，能确保工程的施工质量和安全。

通过本次工程实践，采用钢牛腿支架施工高墩连续梁0号块成功解决了施工中的难题，该项施工技术对公司类似工程施工有一定的借鉴和推广价值。另外，项目部按期完成了业主节点目标，得到了上海铁路局的好评，为公司赢得了荣誉。

[1]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003.

[2]GB 50009-2001，建筑结构荷载规范[S].

[3]TZ210-2005，铁路混凝土工程技术指南[S].

[4]毛德培.钢结构[M].北京:中国铁道出社,2002.

Key Technology in Construction of High-pier Continuous Beam No.0 Blocks

XianXi rail line is a part of Nanjing South railway station railway hub of Beijing-Shanghai high-speed railway.There are 2(48+80+48)m continuous beams of QinHuai River Bridge on XianXi rail line separately across Beijing-Shanghai high-speed railway and Nanjing-Hangzhou Highway.The main pier column of continuous beam is 31.5m high,which is a difficult and tight-schedule construction,and is also a key project on the line.This article systematically describes No.0 blocks steel corbel brackets of high-pier configuration design,structure calculation,precautions of steel bracket installation and concreting,which can provide useful reference for similar bridge structures.

high-pier；continuous beams；No.0 blocks；corbel bracket

田继源（1981-），男，湖南邵阳人，毕业于中南大学，研究方向为桥梁工程。

U445.4

A

1006-4311（2014）13-0092-04