摘要：本文主要论述墩旁托架在南岳高速公路大源渡湘江大桥进行连续箱梁0#块～1#块施工的优点，以及墩旁托架的现场计算方法，为以后同类型工程的施工提供参考。 关键词：受力分析钢架计算
abstract: this paper mainly discusses the pier in mount bracket dayuandu xiangjiang river highway bridge continuous box-girder blocks 0 # ~ 1 # blocks construction of advantage, and the pier at the scene of the bracket calculation methods for the same type of engineering after construction to provide the reference.
keywords: stress analysis steel calculation
一、施工概况
湖南省衡阳至南岳高速公路项目所属的大源渡湘江大桥，位于湘江大源渡航运枢纽电站大坝上游大约1280m处跨越湘江，全长1220.08m。共设28个墩台（墩台编号为从京珠高速向南
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岳方向顺序为1号～28号），其中20#～26#墩为主跨，且主跨20#～25#墩全部位于湘江之中，主跨下部结构为d3.8+3.0桩基础+系梁+2根d300cm六边形墩柱+墩顶横撑（盖梁）。
该桥桥型布置为：2×40m（预应力砼t梁）＋12×20m（预应力砼连续箱梁）＋4×50m（预应力砼结构连续t梁）＋(56m＋6×90m＋56m+40m)（预应力砼连续梁）。主跨为（56+6×90+56+40）m预应力混凝土变截面连续箱梁，箱梁顶板宽12.99m，底板宽7.0m。
在进行主跨上部结构0#块、1#块施工时，经过方案选择（具体见下一节），决定采用墩旁托架法进行施工。本桥0#块梁高5.5m，长2.5m，混凝土75.7m3；1#块梁高5.5m，长2.5m，混凝土74.2m3。 二、方案选择
根据现场情况不能采用满堂支架进行施工，如果采用搭设钢管桩支架的常规方法进行0#块及1#块施工，存在在平均12.5m水深处插打钢管桩以及在平均1.5m贝雷梁卵石层的卵石层固定钢管桩的问题，施工难度及物资设备投入都很大。经过综合考虑，项目部采用了墩旁托架法进行0#块～1#块施工。
通过在墩柱上面安装预埋件，然后对称安装三角钢架，最后在三角钢架上面搭设浇筑平台的施工方法，称为墩旁托架法。墩旁托架施工流程：预埋件及三角托架加工→预留墩柱预埋孔及安装墩柱预埋件→浇筑墩柱混凝土→安装托架底部支撑件及精轧螺纹钢拉杆→安装三角钢架→张拉精轧螺纹钢拉杆→安装上部主分配梁(一般采用贝雷梁)→安装小分配梁(一般采用工钢或槽钢)→安装模板。其优缺点如下：
优点：受地质条件影响小，搭设工期短，不需要进行基础处理；
缺点：力学计算较复杂，对三角钢架制作质量要求高，受主墩外形及受力情况影响大。
根据项目施工特点，由于主跨处水位较深（平均水深12.5m），河床覆盖层差（覆盖0.5～1.5m砂卵石，下部为砂质板岩），无法采用满堂支架施工，也不利于采用钢管支架施工，因此采用墩旁托架进行o—1#块连续箱梁施工。
三、墩旁托架介绍
1、墩旁托架结构
墩旁托架由五部分组成：1）三角钢架，2）精轧螺纹拉杆，3）主分配梁（贝雷梁）, 4）小分配梁,5）底部支撑件。（具体如下图）
a. 三角钢架
三角钢架由上弦杆、下弦杆、腹杆、竖杆、节点板、拉杆法兰板组成，其中上弦杆、下弦杆、腹杆、竖杆分别采用2根[16a、[20b、[20b、[14a槽钢口对口焊接组成，并设横隔及缀板对杆件进行加强。各杆件、节点板、拉杆法兰板的连接均采用焊接。（具体如图）
b. 精轧螺纹拉杆
拉杆采用φ32精轧螺纹钢，布置为2排，每排4根。每根精轧螺纹端头均采用双螺帽。施工时先在墩柱内预埋精轧螺纹钢孔位，然后进行墩柱混凝土施工。墩旁托架安装时，应先对精轧螺纹钢进行张拉，控制其轴拉变形量可以满足规范对支架变形量的要求。墩旁托架使用完毕，拉杆拆除后，应按照规范要求对预埋孔进行处理。
c. 主分配梁（贝雷梁）
主分配梁根据受力及本项目支架材料情况，选用321式贝雷架双排组拼而成。其位于三角钢架上方，直接向三角钢架传递荷载，施工时应将其布设于三角钢架节点正上方，并且将贝雷梁节点与三角钢架节点重合，最后将贝雷梁与三角钢架固定牢固。贝雷梁之间采用3排以上连接系固定牢固，并保证贝雷梁竖直。 d.小分配梁
小分配梁采用工14，位于主分配梁正上方，直接向贝雷梁传递荷载，布设时小分配梁应位于贝雷梁节点正上方。
e. 底部支撑件
底部支撑件由钢板焊接而成，截面为箱型截面，用于支撑三角钢架。施工时应保证支撑件位置，先在墩柱内预埋孔位，并在孔口处安装预埋钢板，然后浇筑墩柱混凝土，最后安装支撑件。墩旁托架使用完毕，支撑件拆除后，应对预埋孔进行处理，处理时先凿毛孔壁，然后浇筑同级别混凝土，必要时应采取压浆方法进行处理。
四、三角钢架力学计算
1、荷载组合设计值p计算：
a.恒荷载g：（支架承载宽度为13m，长度3.6m，）
1）模板荷载：5.34 kn/m2×13 m=69.4 kn/m
2）箱梁钢筋混凝土荷载：15.26×26=396.8 kn/m
b.活荷载q:
1）人员及机具荷载：2kn/m2×13 m=26 kn/m
2）振捣混凝土产生荷载：4 kn/m×13 m=52 kn/m
c.荷载分项系数：恒荷载分项系数取1.2（或1.35），活荷载分项系数取1.4（或1.4×0.7=0.98）
d.恒荷载设计值g1＝1.2×（69.4+396.8）＝559kn/m，活荷载设计值q1＝1.4×（26+52）＝109kn/m
或恒荷载设计值g2＝1.35绝缘升降平台×（69.4+396.8）＝629 kn/m，活荷载设计值q2＝0.98×（26+52）＝76 kn/m
p1＝g1＋q1＝559＋109＝668 kn/m,p2＝g2＋q2＝629＋76＝705 kn/m
e.故取p＝705kn/m，g＝629 kn/m，q＝76 kn/m。
2、受力分析
a.建立力学模型：
根据实际施工顺序，先施工0#块，再施工1#块。施工0#块、1#块时三角钢架受到的荷载分布长度分别1.1m、2.5m。经过分析，假设施工1#块时三角钢架受到的荷载为最不利荷载，以此进行计算。
1）荷载取值
由于1#块为变截面箱型，其截面面积在2.5m范围内从15.26m2线性变化至14.84m2，计算时按照最大截面荷载进行均布取值，具体为:
n2=[705×1.2/2]/2=211.5kn
n3=[705×(1.2+1.2）/2]/2=423kn
n4=[705×1.2/2]/2=211.5kn
2）支座约束
由于三角托架上部支点采用精轧螺纹钢拉杆固定，此处只在水平方向上产生约束，因此此处假设为活动铰支座。三角托架下部在竖直方向受到底部支撑件约束，在水平方向受到墩柱约束，因此此处约束假设为固定铰支座。
3）杆件连接
由于实际荷载均位于三角托架节点处，且为了现场施工中计算简便，杆件节点均假设为铰接。
综上，采用结构力学求解器建立模型如下：（力学单位：kn、长度单位：m）
b.进行受力分析：经过计算其轴力、剪力、弯矩图分别如下：
1）上弦杆：轴力qmax=686kn、剪力fsmax=-155kn、弯矩mmax=186 kn.m
2）下弦杆：轴力qmax=934kn、剪力fsmax=131kn、弯矩mmax=141kn.m
3）竖杆：轴力qmax=317kn、剪力fsmax=0 kn、弯矩mmax=0 kn.m
4）腹杆：轴力qmax=400kn、剪力fsmax=0 kn、弯矩mmax=0 kn.m
3.杆件设计（以上弦杆为例）：
钢材强度设计值：f=215mpa、fv=125mpa。
a.截面积假定a=qmax/(f×γ新菠萝灰粉蚧r )=686×10/(215×1.087)=34.68cm2
b.考虑加工及现场安装等不利因素将截面积修定为a=34.68×1.2=41.62 cm2
c.查表后选取选用2[16a，其组合截面积为43.9 cm2＞41.62 cm2，满足要求！d.为增大稳定性，截面采取2[16a口对口焊接组成双轴对称结构，实腹式压弯构件，并根据构造要求布置横隔及缀板。其他杆件截面积选择同上，最后确定结果为：下弦杆及竖杆：2[20b、腹杆：2[14a。
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e.缀板设计
1)根据《规范》进行如下取值：（以上弦杆为例）（c为分肢轴线间的距离）
缀板宽度hb≥2c/3=2×2×（63-18）/3=60mm
厚度tb≥c/40=2×（63-18）/40=2.25mm；（厚度tb不小于6mm）
综上，缀板设计为：130×150×8mm，相邻最大中心距取120cm；
五仁参芪汤2)缀板刚度验算：∑ib/c/（i1×l1）=2×（0.8×153/12）/12.24/(73.3/120)=60.19＞6 ，满足刚度要求。
f.横隔设计
为保证结构抗扭刚度及必要内力传递，在每个单元的两端设置横隔，横隔间距不应大于截面最大宽度的9倍，即以上弦杆为例，其间距≤9×2×63=1134mm。
g.杆件稳定性计算(上弦杆)
1)局部稳定性校核
由于上弦杆截面为箱型截面，且按构造要求布置了缀板及横隔，因此不需要校核杆件局部稳定性；
2)整体稳定性校核
1>截面几何特征
a=21.95×2=43.9 cm2
e=206×103n/mm2
ix=2×866.2=1732.4cm4ix=6.28cmwx=216.6cm3
iy=2×[73.3+(6.3-1.8)2×21.95]=1035.6cm4iy=(iy/a)0.5=4.86cm
wy=164.4cm3
2>按照两端固定压杆稳定校核
长细比：λx=0.5×lx/ ix=0.5×1.2×102/6.28=9.55＜[λ]=150
2根槽16口对口焊接组成b类截面，由λx=9.55，查表得：ψx=0.993
б=qmax/ (a×ψx)=686×103/(43.9×102×0.993)=157 mpa＜f=215mpa
4.三角托架刚度校核
采用结构力学求解器计算变形量ε=7mm＜l/400=4.51/400=11mm，刚度满足要求。
五、结束语
通过在本项目20#～26#墩0#块、1#块箱梁采用墩旁托架进行施工，发现本托架很好的满足了现场施工需要，并为项目部节约了材料和施工时间，取得了良好的效果。
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