摘要：装配式预应力牛腿支架较传统的满堂支架、预埋牛腿法适用性更广，具有易周转、标准化强的特点。文章介绍了装配式预应力牛腿支架在刚构桥0#块、1#块现浇施工中的具体应用方法，阐述了该施工方法的特点、适用范围、工艺原理、施工流程及操作要点。

关键词：装配式预应力牛腿;刚构桥;施工方法

文献标识码：U443.16-A-40-137-4

0 引言

随着公路基础设施由平原地区或微丘地区逐渐向崇山峻岭山区挺进，刚构桥在公路所占的比例越来越大，同时刚构桥在梁、墩（塔）结合的部位通常有着大体积的悬挑混凝土，这一部分混凝土的施工支架承重系统在满足目前的常规施工基础上，如何更进一步实现经济、高效、安全、环保，是个需要认真思考的问题。

目前，我国在刚构桥的0#块、1#块施工时主要采用满堂支架法和预埋牛腿法。由于混凝土的体积大、重量大，满堂支架法对地基的要求非常高，早期沉降和后期的不均匀沉降都会给混凝土带来不可估量的破坏。而预埋牛腿法需要进行大量的现场焊接作业，如果现场焊接条件并不是很好（如大风天气的影响、高空施工的影响、立焊作业的不可预见性等），导致预埋件留下质量隐患，从而导致牛腿的荷载承受能力下降、变形量增大，最终影响混凝土质量和现场施工安全。

而在0#块施工中采用预应力牛腿支架施工工艺，有施工较为便捷、整体结构稳定、施工安全、能实现标准化、较易周转、降低施工成本、无污染等优点。

1 方法特点

1.1 装配化、标准化程度高

预应力牛腿克服了传统满堂支架和预埋牛腿结构存在的不足，能够实现标准化制造，施工时安装方便，结构牢固，提高施工效率。所使用的三角桁架结构、横联结构和剪力槽制作材料均采用型钢，材料来源便捷，工厂里集中加工，加工条件好，加工尺寸精度高，焊接质量能得到充分的保证，标准化程度高。

1.2 安装简单、受力明确

预应力牛腿采用预应力装置的张拉来消除施工过程中三角桁架结构的竖杆因承受悬臂荷载时产生的变形，系统整体稳定性好，安全性高。使用预应力牛腿施工时各部件安装简单，一目了然，现场不需要进行焊接作业，操作方便，不需要强体力劳动。

1.3 显著优势

预应力牛腿由三角桁架结构、横联结构、预应力装置组成。安装时为装配式安装，操作简单，施工便捷，整体结构稳定，施工安全、能实现标准化，较易周转、降低施工成本、无污染。

2 工艺原理及适用范围

本工法适用于连续梁桥、刚构桥等桥梁0#或1#块悬浇大体积混凝土施工及其他类似大体积混凝土悬臂施工。

3 工艺原理

通过对牛腿施加预应力从而减小实际施工时牛腿的变形，确保支架的稳定性。同时，牛腿的安装、拆除过程中无材料损耗，高装配化保证了100%重复利用。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示，分为以下几个步骤：

（1）根据悬臂混凝土的重量计算，设计图纸，加工部件，并运至施工现场。

（2）按设计位置在墩身混凝土体浇筑时预埋剪力槽及预应力通道。

（3）待墩身混凝土体强度达到要求后，吊装三角桁架结构，将三角桁架结构下弦杆插入剪力槽中，将预应力装置中精轧螺纹钢依次穿过三角桁架结构的竖杆、预应力通道、对称侧上三角桁架结构的竖杆，上紧两端的螺母，使混凝土体相互对称的两榀三角桁架结构上的竖杆都紧贴混凝土体。

（4）重复步骤完成同一竖杆上其他组由精轧螺纹钢及其配套的螺母组成的预应力装置的安装，如图2所示。

（5）将所有竖杆上的精轧螺纹钢按计算值进行张拉，完成张拉后上紧螺母。

（6）吊装横联结构连接混凝土体同侧上两两相邻的三角桁架结构，采用焊接或者螺栓连接方式依次分别连接同侧相邻的三角桁架结构的竖杆、上弦杆、斜撑杆。

4.2 操作要点

4.2.1 支架设计

支架设计考虑三个方面的内容：

（1）支架的安全性，包括支架本身的强度、刚度、稳定性，也包括施工作业人员和材料设备的安全。

（2）施工方便，可操作性强，各项施工内容明了、直接，各项数值尽量采用易记的数字，材料采用市场能买到的通用材料。

（3）经济性，即尽量少买新材料，从公司已有材料中组合搭配，即使需要用到新材料，也要考虑材料可回收，实现重复利用。

牛腿下弦杆通过预留方盒子，伸入混凝土55 cm，结构如图3～4所示。

横联结构的主要作用是防止牛腿左右摆动，在牛腿的立柱、水平弦杆、斜撑上各加一联，材料用I10槽钢。横联结构与牛腿间用螺栓连接，如图5所示。

牛腿下弦杆伸进混凝土的部分设计深度≥55 cm，从剪力槽平面往下（5+7.5+7.5）cm布设3层钢筋网，网片用10 mm的螺纹钢按7.5 cm×7.5 cm的网眼布置，下料长度为60 cm，每个牛腿下料48根。如图6所示。

牛腿加工各焊点必须采用坡口焊，内外熔透。工字钢在贝雷梁支点处、张拉节点处、各杆件交叉处进行加劲。

4.2.2 預埋件设置

承台施工时应预埋反拉用的精轧螺纹钢，布设位置应根据计算墩顶悬臂浇筑混凝土重心来确定。精轧螺纹钢埋入混凝土里的深度应≥2 m，且底部利用螺栓、锚垫板加以锚固。

根据悬臂浇筑的混凝土底模标高确定牛腿预应力管道和剪力槽标高，在对应墩身节段浇筑前预埋牛腿预应力管道和剪力槽盒子。为保证预应力管道在混凝土浇筑过程中保持顺直，可将角钢布设于预应管道下方，焊接固定于墩柱主筋上面。剪力槽盒子安装前应当应检查尺寸，精确到毫米，以保证牛腿能够顺利安装上去。

4.2.3 支架安装

1#块施工托架搭设在牛腿上，牛腿安装在薄壁墩顺桥向两侧，两组三角形桁架，通过JL32预应力钢筋固定在墩身上，同一面墙的两个牛腿加横联结构固定。

1#块施工托架预埋件设在薄壁桥墩前后两侧，一个悬臂端设两条牛腿。牛腿预埋件须用测量仪器跟踪测量，保证牛腿顶面为同一水平面，误差控制在1 cm以内。

4.2.4 施加预应力

这是预应力牛腿施工的关键工序，也是确保质量和安全的重点工序。

应力大小既要满足三角桁架产生的拉力，又要满足精扎螺纹钢的安全系数，通过计算，按JL32的屈服强度50%时能满足两者要求。

4.2.5 预应力牛腿支架的拆除

悬浇混凝土浇筑完成后拆除顺序大致与安装的顺序相反，依次拆除底模、横向分配梁、横联结构、预应力装置、三角桁架结构。

拆除预应力精轧螺纹钢：先对桁架进行捆绑，防止坠落，然后从上到下依次用千斤顶对精轧螺纹钢施加拉力，松开螺栓至消除其预应力，最后逐根拆除精轧螺纹钢。

拆除牛腿：用钢丝绳从0#块顶将牛腿挂住，再利用卷扬机钢丝绳绕过转向滑轮把牛腿底的牛脚从盒子里缓慢拉出，最后再利用塔吊将牛腿放下至墩底。

5 质量控制

单边两副牛腿在受力不均匀时，容易出现沉降较大的情况，故在这两副牛腿之间加设横联结构，以加强两副牛腿的整体受力效果和抗水平分力的能力。

预应力牛腿支架的关键是施加预应力：（1）张拉力一定要达到计算得到的数值;（2）要保证精扎螺纹钢的螺帽要扭紧到位，为了保险起见一定要加双螺帽。

6 安全措施

在牛腿支架向下投影的范围下方地面区域设置安全防护警戒带，加预应力时要检查好预应力筋，不能用有损伤的预应力筋。牛腿预压过程中，人员不要在加载区逗留。牛腿预压时设专人负责观察是否出现异常，是否有异响。施工人员进入施工现场，必须戴好安全帽，登高作业人员必须系好安全带，穿防滑软底鞋。

7 结语

本文阐述了悬浇大体积混凝土施工用的预应力锚固牛腿支架构造及其施工方法，构造包括三角桁架结构、剪力槽、预应力装置和横联结构。在混凝土体两侧根据设计需求预埋若干个相互对称的剪力槽，在所述剪力槽上对应固定安装三角桁架结构;而两两对称的三角桁架结构之间通过预应力装置贯穿于混凝土体内的预应力通道连接固定;在同侧彼此相邻的两个三角桁架结构之间安装有横联结构，最终形成一个稳定整体承担上部大体积混凝土施工的荷载。本施工方法相对于传统满堂支架或常规预埋牛腿工艺具有施工较为便捷，整体结构稳定，施工安全，能实现标准化，较易周转，降低施工成本，无污染等特点。

参考文献

[1]蒋昌盛.一种悬挑大体积混凝土施工用的预应力锚固牛腿支架構造[P].中国专利：ZL 2017 2 0620864.2，2017-05-31.

收稿日期：2021-03-08

作者简介：

姚康力（1989—），工程师，主要从事道路、桥梁的施工管理研究与科技创新工作。