CN113430945B - 一种装配式托架的设计方法、托架及桥梁0#块的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁施工领域，具体涉及一种装配式托架的设计方法、托架及桥梁0#块的施工方法，本发明基于大量数据，将桥梁0#块施工情况归纳统计，通过归纳0#块尺寸按极限值和桥梁跨径分类先计算出托架外部载荷范围，再通过外部载荷在托架上的传递路径深入分析托架各杆件的荷载、内力变化规律，优化托架结构，使得经济合理、技术可行；通过该设计方法，设计出来的托架结构能够反之应用于设计范围内的桥梁，覆盖现有桥梁适用比例高。

Description

一种装配式托架的设计方法、托架及桥梁0#块的施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程施工技术领域，特别是一种装配式托架的设计方法、托架及桥梁0#块的施工方法。

背景技术

随着我国经济发展的需要，跨越江海湖泊、深山峡谷的大跨、高耸的桥梁数量越来越多，其中连续梁桥和连续刚构桥因其刚度大、跨越能力强而成为主要的选用桥型。近几年，我国连续梁桥和连续刚构桥主要采用悬臂浇筑的施工方法进行建设，而该施工方法必然伴随着大量的0#块(也称0号块)施工。

传统方法在对墩身顶端的0#块浇筑施工时，主要采用搭设满堂支架、钢管桩支架等方法；当0#块强度达到规定值时，以0#块为操作平台，在上安装施工机械、挂篮等设备，进行对称浇筑或装配1号块、2号块等等。但这些方法具有很大的局限性，主要体现在其稳定性低、经济性差以及安全风险高，一般只适用于地形条件好、桥梁跨度小和支墩不高的桥梁建设。为能适应地处江海湖泊、深山峡谷等复杂地质条件下大跨度、高支墩的桥梁0#块浇筑施工，三角托架应运而生。三角托架常为由水平杆、竖直杆、斜杆等杆件连接成多个三角架形式，然后将多个三脚架与预埋于墩身的预埋件连接，形成结构支撑体系；三角托架因其结构简单、受力明确、施工方便等特点，具有很好的应用前景。

目前，三角托架主要包括焊接和装配式两种。其中，焊接式三角托架由于安全性能较高，是主要采用的连接方式；但这种连接方式存在一系列问题：首先，托架焊接的高空作业风险高、时间长、质量难保证，受外界环境影响较大；其次，三角托架通过预埋件进行焊接连接，对墩身影响大，造成很大安全隐患；最后，以焊接进行安装的三角托架，其周转利用率极低，同时拆装困难，经济性较差，不利于可持续发展。

而装配式三角托架虽然具有建设快、风险低、可周转(仅限于相同桥梁0#块施工)的特点，能够解决焊接式三角托架存在的上述问题，但也未能大量取代传统焊接型三角托架，究其原因主要在于当前装配式托架只针对特定桥梁进行设计使用，即遵循所谓的“一桥一托架”设计理念，因此不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审，造成设计成本高、工期长、托架通用性差的技术问题，同时装配式托架在不同场景下应用的结构安全性能难以保证，无法真正实现重复利用。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术将装配式托架只针对特定桥梁进行设计使用、遵循“一桥一托架”的设计理念，不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的设计、评审等工作，存在设计成本高、工期长、托架通用性差的问题，提供一种装配式托架的设计方法、托架及桥梁0#块的施工方法，使得装配式托架的结构安全性能够普遍适应桥梁施工需求，提高托架的使用通用性，减少设计成本，提高施工效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种装配式托架的设计方法，包括以下步骤：

步骤一，统计悬臂浇筑桥梁施工数据参数并建立数据库，其中数据参数包括0#块构造尺寸和托架构件布置间距及角度θ；

步骤二，将0#块构造尺寸按桥梁跨径分类得到尺寸极限值，分别对应腹板段、顶底板段和翼缘板段区域，计算得到0#块混凝土荷载q₂范围，从而获取设计面荷载q范围，即托架外部荷载范围，其中设计面荷载q包括模板支架荷载q₁、混凝土荷载q₂、人工机具荷载q₃及振捣荷载q₄；

步骤三，选择托架结构形式，根据托架外部载荷传递路径，分析托架荷载分布规律，将所述设计面荷载q转化为设计线荷载q'，得到托架各杆件的内力设计值范围；根据托架内力配置，得到托架杆件布置；

步骤四，设计托架并进行强度、刚度及稳定性复核；其中所述托架基于两个牛腿架数量设计构件尺寸，所述托架的主纵梁长2m～3.5m，所述托架的斜撑与所述主纵梁铰接的中心位置到所述主纵梁自由端位置之间的距离a不大于1m。其中，主纵梁的自由端是指主纵梁远离施工墩柱的一端。

本发明基于大量数据，将桥梁0#块施工情况归纳统计，通过归纳0#块尺寸按极限值和桥梁跨径分类先计算出托架外部载荷范围，再通过外部载荷在托架上的传递路径深入分析托架各杆件的荷载、内力变化规律，优化托架结构，使得经济合理、技术可行；通过该设计方法，设计出来的托架构件尺寸参数能够应用于设计范围内的桥梁外部载荷施工要求，对现有桥梁适用比例高。具有长2m～3.5m的主纵梁以及合理的铰接支点位置的托架，能够适用于跨径在200m以内、悬挑长度在3m以内、墩柱净距5m-6m的双肢墩桥梁，以及跨径在150m以内、悬挑长度3.5m以内的单肢墩桥梁上0#块的施工，托架构件能够满足桥梁外部荷载要求，挠曲变形可控。

本发明所提供的装配式托架的设计方法，所得托架结构与传统托架相比，具有很好的通用性，从根本上解决了传统托架只针对特定桥梁应用的“单点”问题，免去了针对不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审和变更等繁琐环节，节省了设计流程和设计成本、缩短了工期，整个应用过程更具人性化，能够适用于不同桥梁施工所需要的不同托架的快速设计，通用性高。

优选地，在步骤一中，建立针对200m以下跨径悬臂浇筑桥梁施工的数据参数的数据库。

优选地，在步骤二中，以模拟分层浇筑、简化倒角方式计算设计面荷载q，其中，对应腹板段、顶底板段、翼缘板段位置区域的混凝土荷载分别按下列公式计算并获取混凝土荷载的极限值：

①腹板段：q₂₁＝(H₁+0.5H₂)γ；

其中H₁表示0#块第一层浇筑高度，H₂表示0#块第二层浇筑高度，γ表示0#块钢筋混凝土容重；系数0.5表示第二层浇筑时腹板段传托架结构的荷载折减系数；

②顶底板段：q₂₂＝1.15(0.5D₁+D₂)γ；

其中D₁表示顶板厚，D₂表示底板厚，系数1.15为考虑顶底板与腹板交界处倒角混凝土的影响，0.5为第二次浇筑时顶板传至托架结构的荷载折减系数；

③翼缘板段：q₂₃＝D₄₅×γ；

其中D₄₅表示翼缘板平均厚度。

本发明按分层浇筑、倒角简化方式计算设计荷载，既能更贴近托架实际受力情况，使受力分析合理，大大减少了材料浪费；也能简化计算过程，缩短设计时间，提高施工效率。

优选地，在步骤三中，包括根据外部面荷载获取纵向分配梁上的设计线荷载范围，得到纵向分配梁的内力设计范围，并按下式计算：

设计线荷载q'＝q×x；

最大剪力Q＝β×q'y；

最大弯矩M＝α×q'y²；

式中，x表示纵向分配梁间距，α表示弯矩系数，β表示剪力系数，y表示横向分配梁间距；

根据纵向分配梁的内力配置，得到纵向分配梁布置方案。

优选地，在步骤三中，包括根据外部面荷载获取横向分配梁上的设计线荷载范围，得到横向分配梁的内力设计范围，并按下式计算：

设计线荷载q'＝q×y；

支座反力R:

R＝R_A＝R_B；

R＝q′₁₀l₁+q′₂₀l₂+q′₃₀l₃；

支座剪力Q：

+Q＝1/2q′₁₀l₁+q′₃₀l₃；

-Q＝+Q-R；

支座弯矩M_支座及跨中弯矩M_跨中：

式中，y表示横向分配梁间距，R_A表示在A点处的支座反力，R_B表示在B点处的支座反力，q′₁₀表示横向分配梁上对应腹板段线荷载，q′₂₀表示横向分配梁上对应顶底板段线荷载，q′₃₀表示横向分配梁上对应翼缘板段线荷载；

l₁＝D₃，D₃为腹板厚；l₂＝1/2B₂-D₃，B₂为箱室宽；l₃＝B₃，B₃为翼缘板宽；

根据横向分配梁的内力配置，得到横向分配梁布置方案。

优选地，在步骤三中，包括根据外部面荷载获取单个牛腿架上的设计线荷载范围，分别得到对主纵梁和斜撑的设计内力范围；并根据内力配置，得到主纵梁和斜撑的布置方案。

本发明提供一种装配式托架，包括至少两个牛腿架，每个所述牛腿包括主纵梁和斜撑，所述主纵梁包括固定段和调节段，所述固定段与所述调节段可拆卸连接使所述调节段与所述固定段固结为一体，所述固定段的一端铰接第一锚固构件，所述第一锚固构件用于连接墩柱，所述固定段的另一端与所述斜撑一端铰接，所述斜撑的另一端铰接第二锚固构件，第二锚固构件用于连接所述墩柱；所述固定段的长度为2m～3m，所述斜撑与所述固定段铰接的中心位置到所述主纵梁自由端位置之间的距离不大于1m。

其中，主纵梁的自由端指主纵梁铰接第一锚固构件端的相对端，当施工不需要安装调节段时，则主纵梁的自由端指固定段可连接调节段的端部；当施工中安装了调节段后，则主纵梁的自由端指调节段的最外侧。

本发明所提供的装配式托架利用节段式托架结构，将主纵梁分成固定段和调节段，将固定段端部与斜撑铰接，调节段与固定段可拆卸连接；同时限定固定段长度为2-3m。采用这样的分离式结构设计是考虑到目前200m跨径以下双肢墩悬臂桥梁的施工环境：墩柱净距一般为5m-6m；当将托架架设于两个支墩内侧呈相对设置时，采用小于1/2墩柱净距的长度的主纵梁进行施工，两托架不会发生干涉且中间能够预留足够施工空间避免顶死，结构布置合理、施工方便灵活。当用于最大悬挑长度为3.5m的单肢墩桥梁0#块施工时，在适用双肢墩施工的预制托架尺寸下，也能通过灵活更换调节段长度，使主纵梁长度达到3.5m以适应最大悬挑长度施工，不必再重新根据实际工况一对一定制。本发明基于长度为2-3m的固定段，限制超出铰接支点的长度(基本为调节段)小于或等于1m，这样能够满足设计范围内跨径桥梁悬挑长度对托架的承重要求，保证托架结构施工安全，主纵梁长度及铰接支点位置能够适应桥梁外部荷载，挠曲变形可控。

本发明所提供的装配式托架能够适用跨径在200m以内、悬挑长度在3m以内、墩柱净距5m-6m的双肢墩桥梁，以及跨径在150m以内、悬挑长度3.5m以内的单肢墩桥梁上0#块的施工，对施工工况的适应性强，通用性好、标准定制化程度高、成本低，利于推广，解决了传统托架只针对特定桥梁应用的“单点”问题，免去了针对不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审和变更等繁琐环节，节省了成本、缩短了工期，施工灵活。

优选地，本发明所提供的装配式托架还包括多个横向分配梁，多个横向分配梁可拆卸连接于所有所述主纵梁上，相邻两个所述横向分配梁之间的间距不大于0.7m。

优选地，当桥梁跨径小于150m时，相邻两个所述横向分配梁之间的间距不大于0.7m；当桥梁跨径大于等于150m且小于200m时，相邻两个所述横向分配梁之间的间距不大于0.6m。选择合理的横向分配梁间距设置，使得受力和经济平衡。横向分配梁若间距过大，容易发生挠曲变形；若间距过小，则造成材料浪费，提高成本。

优选地，本发明所提供的装配式托架还包括横联，所述横联上设有多个连续定位孔；所有所述斜撑之间通过一个所述横联相连接，和/或所有所述主纵梁之间通过一个所述横联相连接。利用横联将相邻两个牛腿架固定连接，形成整体，提高托架的稳定性和整体性；其中横联也具有通用性，能够根据不同桥梁0#块工况调整固定位置适应施工。

优选地，所述斜撑与所述主纵梁之间的安装夹角θ为45°-60°。

优选地，所述安装夹角为60°。根据固定安装夹角，固定预制主纵梁固定段的长度以及斜撑的长度，保证结构受力安全的同时将托架结构标准化，适用设计范围内的桥梁0#块施工，以提高托架通用性。其中，调节段可预制多种长度以适应实际工况。

优选地，所述固定段的端面与调节段的端面螺栓连接。

优选地，所述托架设有两个牛腿架，两个所述牛腿架用于分别安装于单箱梁0#块两侧腹板中心对应位置处，保证结构受力安全的同时节约材料，简化了结构也减小了成本。

优选地，所述牛腿架设有两种规格，第一种规格为：所述固定段长2420mm、所述斜撑长4340mm；第二种规格为：所述固定段长2920mm、所述斜撑长5340mm。用于双肢墩施工时沿纵桥向使用第一种规格托架；用于单肢墩施工时，纵桥向使用第二种规格托架、横桥向使用第一种规格托架，受力更合理、材料利用率高；将托架根据实际工况定制化，预制多种长度的调节段以备调节更换，使其能够适用跨径在200m以内、悬挑长度在3.5m以内的各悬臂浇筑桥梁0#块的施工。

优选地，所述第二锚固构件和所述第一锚固构件的结构相同，所述第一锚固构件长于所述第二锚固构件。

优选地，所述第一锚固构件上设有两块钢板和预留孔，所述钢板用于竖向插接于施工墩柱上，所述预留孔位于两块所述钢板中部，所述预留孔用于锚接对拉钢绞线，钢绞线的抗拉性更好。

优选地，所述钢板的横截面形状为矩形或工字形。优选横截面形状为工字形的钢板，这样能够增加钢板与墩柱混凝土的接触面积，避免应力集中压坏局部混凝土；改善锚固构件的受力结构后，可减小钢板厚度，从而节省材料、减小重量。

优选地，当用于单肢墩桥梁0#块施工时，上述由所述固定段与所述调节段可拆卸连接形成的所述主纵梁替换为长3.5m以内、呈一体式结构的主纵梁，即不存在固定段和调节段。

当用于单肢墩桥梁0#块施工时，不需要考虑双肢墩之间的安装干涉问题，则为了施工方便和减少制作成本可直接采用一体式的主纵梁结构；为了能够适应现有200m跨径以下悬臂桥梁的最大悬挑长度承重，并平衡经济性和通用性，优选定制主纵梁长度为3.5m。

本发明提供一种装配式托架结构应用于单肢墩桥梁0#块的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在施工墩柱四面上对称安装上述的一种装配式托架；施工墩柱每侧面上的所述托架，其牛腿架上均横向布置多个横向分配梁；

步骤二，基于所述托架提供的施工平台，搭建0#块浇筑模板；

步骤三，分层浇筑0#块。

本发明将上述装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块施工时，对称安装于施工墩柱四周，以四周牛腿架上的横向分配梁所搭建的施工平台为施工基础，不再增设一层纵向分配梁布置，而直接将模板搭接在横向分配梁上，减少了施工工序、节省了材料。上述装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块的施工方法普遍适用150m以内、悬挑长度在3.5m以内的单肢墩桥梁0#块施工。

本发明提供一种装配式托架结构应用于双肢墩桥梁0#块的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，两个施工墩柱上沿纵桥向对称安装上述的一种装配式托架；每个所述施工墩柱对称面上的所述托架，其牛腿架上均横向布置多个横向分配梁；

步骤二，对应0#块两侧翼缘板位置，在所述托架上设置纵向分配梁；

步骤三，搭建0#块浇筑模板；

步骤四，分层浇筑0#块。

本发明将上述装配式托架应用于双肢墩桥梁0#块施工时，从纵桥向对称安装托架于两个施工墩柱上，并在每组托架的牛腿架上设置横向分配梁，用作0#块悬挑段施工平台；不再在顶底板段和腹板段增设纵向分配梁，而仅在两侧对应翼缘板位置设置纵向分配梁用作0#块翼缘板施工平台，满足0#块基本施工要求的前提下，兼具受力性能良好和节省材料的效果。

现有双肢墩的墩柱净距一般为5m-6m，采用上述装配式托架施工双肢墩桥梁0#块，主纵梁长度合适，铰接支点位置布置合理，而且可根据实际工况更换调节段，不仅避免了双肢墩之间相对设置的托架发生干涉，能够更好适应施工工况，提高托架使用通用性和施工的灵活性，满足托架安装需求，同时也能够保证托架结构施工安全，托架外部载荷在结构承受允许范围内，满足托架强度要求。

上述装配式托架应用于双肢墩桥梁0#块的施工方法，能够普遍适用200m以内、墩柱净距5m-6m、悬挑长度在3m以内的双肢墩桥梁0#块施工。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的装配式托架的设计方法，基于大量数据，将桥梁0#块施工情况归纳统计，通过归纳0#块尺寸按极限值和桥梁跨径分类先计算出托架外部载荷范围，再通过外部载荷在托架上的传递路径深入分析托架各杆件的荷载、内力变化规律，优化托架结构，使得经济合理、技术可行；通过该设计方法，设计出来的托架结构能够反之应用于设计范围内的桥梁外部载荷施工要求，对现有桥梁适用比例高。本发明所提供的装配式托架的设计方法，所得托架结构具有长2m～3.5m的主纵梁以及合理受力的铰接支点位置，能够适用于在200m以内、悬挑长度在3.5m以内的范围的各个悬臂浇筑桥梁0#块的施工，托架构件能够满足桥梁外部荷载要求，挠曲变形可控，受力安全；与传统托架相比，本发明所提供的装配式托架的设计方法，所得的托架结构具有很好的通用性，从根本上解决了传统托架只针对特定桥梁应用的“单点”问题，免去了针对不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审和变更等繁琐环节，节省了成本、缩短了工期，整个应用过程更具人性化，能够适用于不同桥梁施工所需要的不同托架的快速设计，通用性高。

2、本发明所提供的装配式托架的设计方法，按分层浇筑、倒角简化方式计算设计荷载，既能更贴近托架实际受力情况，使受力分析合理，大大减少了材料浪费；也能简化计算过程，缩短设计时间，提高施工效率。

3、本发明所提供的装配式托架利用节段式托架结构，即将主纵梁分成固定段和调节段，将固定段端部与斜撑铰接，按照现有桥梁实际工况和最大施加载荷，限定固定段长度并限制超出铰接支点的长度(基本为调节段)，保证受力安全的同时，通过灵活更换调节段的长度使主纵梁的长度适应桥梁0#块悬挑长度施工，既满足双肢墩桥梁不发生干涉的尺寸安装要求，也满足单肢墩或双肢墩设计悬挑长度范围的载荷要求，这样能够将同一定制尺寸下的托架结构普遍应用于单肢墩桥梁和双肢墩桥梁上的0#块施工，不必再重新根据实际工况一对一定制。这样的托架结构既对施工工况具有很高的适应能力，也提高了托架使用通用性和施工的灵活性，同时保证了托架结构施工安全，使托架外部载荷在结构性能承受允许范围内。

4、本发明所提供的装配式托架，能够适用跨径在200m以内、悬挑长度在3m以内、墩柱净距5m-6m的双肢墩桥梁，以及跨径在150m以内、悬挑长度3.5m以内的单肢墩桥梁上0#块的施工，对施工工况的适应性强，通用性好、标准定制化程度高、成本低，利于推广，解决了传统托架只针对特定桥梁应用的“单点”问题，免去了针对不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审和变更等繁琐环节，节省了成本、缩短了工期，施工灵活。

5、本发明所提供的装配式托架，固定安装夹角，固定预制主纵梁固定段的长度以及斜撑的长度，保证结构受力安全的同时将托架结构标准化，适用设计范围内的桥梁0#块施工，以提高托架通用性。

6、本发明将上述装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块施工时，对称安装于施工墩柱四周，以四周牛腿架上的横向分配梁所搭建的施工平台为施工基础，不再增设一层纵向分配梁布置，而直接将模板搭接在横向分配梁上，减少了施工工序、节省了材料。上述装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块的施工方法普遍适用150m以内、悬挑长度在3.5m以内的单肢墩桥梁0#块施工。

7、本发明将上述装配式托架应用于双肢墩桥梁0#块施工时，从纵桥向对称安装托架于两个施工墩柱上，并在每组托架的牛腿架上设置横向分配梁，用作0#块悬挑段施工平台；不再在顶底板段和腹板段增设纵向分配梁，而仅在两侧对应翼缘板位置设置纵向分配梁用作0#块翼缘板施工平台，满足0#块基本施工要求的前提下，兼具受力性能良好和节省材料的效果。

8、本发明装配式托架结构采用多种计算方法相结合而设计形成的，通过不同计算方法间的校核并对结构进行优化，大大提高了结构整体的安全性。

附图说明

图1是实施例1中用于装配式托架结构的设计总体流程图。

图2是横向分配梁设计荷载分布图。

图3是横向分配梁剪力最大值变化图。

图4是横向分配梁支座弯矩最大值变化图。

图5(a)是荷载分布长度＜l时的状态示意图。

图5(b)是荷载分布长度＜l时的荷载图。

图5(c)是荷载分布长度＜l时的剪力图。

图5(d)是荷载分布长度＜l时的弯矩图。

图6(a)是荷载分布长度≥l时的状态示意图。

图6(b)是荷载分布长度≥l时的荷载图。

图6(c)是荷载分布长度≥l时的剪力图。

图6(d)是荷载分布长度≥l时的弯矩图。

图7是三角托架主纵梁剪力最大值变化图。

图8是三角托架斜撑轴力最大值变化图。

图9是实施例3中一种装配式托架的结构示意图。

图10是托架的安装结构示意图。

图11是主纵梁的结构示意图。

图12(a)是第一锚固构件的某一视角处结构示意图。

图12(b)是第一锚固构件的另一视角处结构示意图。

图13是预埋盒的结构示意图。

图14是锚固构件与预埋盒装配时的状态示意图。

图15是装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块施工的安装状态示意图。

图16是装配式应用于双肢墩桥梁0#块施工的安装状态示意图。

图标：1-主纵梁；1A-固定段；1B-调节段；2-斜撑；3-横向分配梁；4-纵向分配梁；5-横联；5A-定位孔；6-第一锚固构件；6A-钢板；6B-预留孔；7-第二锚固构件；8-墩柱；9-牛腿架；10-钢绞线；11-增强板；12-预埋盒。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种装配式托架的设计方法，如图1，包括以下主要步骤：

步骤一，根据以往大量工程案例，以及规范、规程、标准及设计手册等资料，统计悬臂浇筑施工桥梁构造尺寸，包括桥型、桥跨(本实施例统计200m跨度以下桥梁)、0#块尺寸(如箱梁尺寸、倒角尺寸等)，按照不同跨径，建立0#块箱室构造尺寸数据库，获取0#块各构造部位尺寸的最小值和最大值，本实施例以跨径≤100m、100m～125m、125m～150m、150m～175m、175m～200m分类计算。

步骤二，根据构造尺寸，计算0#块自重(混凝土荷载q₂)；进一步考虑施工过程中的模板支架荷载q₁、人工机具荷载q₃及振捣荷载q₄等，按0#块腹板段、顶底板段和翼缘板段区域分别得到托架对应位置处的设计(面)载荷q，q＝q₁+q₂+q₃+q₄。

其中，模板(支架)荷载、人工机具荷载、振捣荷载的荷载统计表1如下：

表1为模板(支架)荷载、人工机具荷载、振捣荷载的荷载统计

在计算翼缘板段模板支架荷载时，支架按碗扣支架计算，针对梁高在3.6～11.5m之间(200m以下跨径桥梁的梁高普遍情况)，为简化计算，对不同跨径的梁，支架高度全部按12m进行计算。根据前期对支架自重统计表格，本实施例以支架高12m、步距为0.6×1.2m的数据计算，通过线性内插求出支架的自重为162.1kg，从而求出支架面荷载为162.1×10/(0.6×1.2)＝2.25kN/m²，加上模板面荷载0.75kN/m²，因此得到支架模板面荷载为3.0kN/m²。

步骤三，选择托架结构形式，根据托架外部荷载传递路径(0#块到托架各构件)，分析托架荷载分布规律，将不同桥跨下设计面荷载q范围转化为线荷载范围；通过理论手算和Midas电算相结合，获取托架各构件内力设计值范围，得到托架杆件布置，设计0#块托架。其中，托架采用主纵梁、斜撑相铰接的最简形式，无竖向立柱，主纵梁上横向分布设置横向分配梁；对于双肢墩而言，本实施例拟将托架仅在横梁分配梁两侧对应0#块翼缘板位置区域设置纵向分配梁以作为翼缘板施工平台，则托架外部荷载在对应翼缘板区域的传递路径为：纵向分配梁-横向分配梁-主纵梁-斜撑，对应顶底板段及腹板段的传递路径为：横向分配梁-主纵梁-斜撑；对于单肢墩而言，不设置纵向分配梁，则托架外部荷载在对应翼缘板区域的传递路径为：横向分配梁-主纵梁-斜撑。

具体地：(1)经统计托架构件布置间距、角度情况，如下表2：

表2为现有托架构件布置间距及角度统计

计算纵向分配梁设计位置处的设计线荷载，得到纵向分配梁设计内力：按照跨径分类，计算在不同纵向分配梁间距、不同横向分配梁间距设置下(分别取上下限值)，对应翼缘板段位置处的设计(线)荷载q'＝q×x(其中x为纵向分配梁间距，本实施例的纵向分配梁间距是指对应设置翼缘板位置处的纵向分配梁间距)；根据设计线荷载计算最大剪力Q＝β×q'y、最大弯矩M＝α×q'y²等内力(式中α是多跨连续梁的弯矩系数、β是多跨连续梁的剪力系数，均可根据查询设计手册获取)；从而可以获取相应位置线载荷的最大值、最小值，和相关内力的最大值、最小值。其中，计算得到的翼缘板段纵向分配梁的设计荷载、内力值，统计归纳选取部分值如下表3：

表3是纵向分配梁的设计荷载、内力部分值

(2)计算横向分配梁设计位置处的设计荷载，得到横向分配梁设计内力：按照跨径分类，计算在两个牛腿架的设定下，横向分配梁间距分别在下限0.6m、上限0.7m、对应0#块构造尺寸上下限值时分别位于腹板段、顶底板段、翼缘板段对应位置处的设计(线)荷载q'＝q×y；根据设计线荷载计算支座反力、支座剪力、支座弯矩、跨中弯矩等内力；从而可以获取相应位置线载荷的最大值、最小值和相关内力的最大值、最小值。外部荷载在横向分配梁上的荷载分布如图2。

其中，支座反力R：

R＝R_A＝R_B；

R＝q′₁₀l₁+q′₂₀l₂+q′₃₀l₃；

支座剪力Q：

+Q＝1/2q′₁₀l₁+q′₃₀l₃；

-Q＝+Q-R；

支座弯矩M_支座及跨中弯矩M_跨中：

式中，y表示横向分配梁间距，R_A表示在A点处的支座反力，R_B表示在B点处的支座反力，q′₁₀表示横向分配梁上对应腹板段线荷载，q′₂₀表示横向分配梁上对应顶底板段线荷载，q′₃₀表示横向分配梁上对应翼缘板段线荷载；

l₁＝D₃，D₃为腹板厚；l₂＝1/2B₂-D₃，B₂为箱室宽；l₃＝B₃，B₃为翼缘板宽。

计算得到的横向分配梁设计载荷、内力值，统计归纳选取部分值如下表4：

表4是横向分配梁的设计荷载、内力部分值

(3)对纵向分配梁以及横向分配梁内力分析，根据内力设计值分布规律，按照结构受力安全、材料充分利用的原则，以桥梁跨径150m为分界设计托架，得到合理的纵向分配梁、横向分配梁配置方案，归纳如下表5：

表5为分配梁布置优化配置及内力设计值参数表

由横向分配梁内力变化图，如图3、图4可知，工况1：当跨径L＝150m、横向分配梁间距y＝0.7m时，其剪力为146.2kN，弯矩为105.8kN·m；工况2：当跨径L＝200m、横向分配梁间距y＝0.6m时，其剪力为164.8kN，弯矩为108.9kN·m；相比其它工况可知，工况1和工况2的内力值非常接近。因此，本实施例拟将跨径L＝0～150m设计为一种托架类型，L＝150～200m设计为一种托架类型，当两种类型托架的横向分配梁所采用的的截面相同时，材料的强度得到最大程度地应用。

(4)根据三角托架的总设计荷载和内力，获取单个主纵梁和斜撑的内力：先根据步骤二中计算出的各区域设计面荷载q，按下列公式计算得到0#块横截面对应腹板段、顶底板段、翼缘板段区域位置的设计线荷载q'(单位kN/m):q'＝q₁'+∑q₂'+q₃'+q₄'。

其中，模板(线)荷载q′₁＝2q₁(l₁+l₂+l₃)；

混凝土(线)荷载∑q'₂＝2q₂(l₁+l₂+l₃)；

人群机具荷载q'₃＝2q₃(l₁+l₂+l₃)；

振捣荷载q'₄＝2q₄(l₁+l₂+l₃)。

然后根据所计算出来的设计线荷载q'＝q₁'+∑q₂'+q₃'+q₄'，计算托架中每个牛腿架的设计内力，如主纵梁的剪力、支座弯矩、跨中弯矩、轴力以及斜撑轴力等。其中，由于本实施例基于设定的牛腿架(亦统称托架)个数为2个，因此分配到每片牛腿架的荷载为总荷载的一半，即设计荷载需要乘以1/2。

计算时，由于不同跨径的桥梁其悬挑长度不相同，因此考虑作用于托架上的荷载分为两种情况，第一种是荷载分布长度＜l，如图5(a)-图5(d)；第二种是荷载分布长度≥l，如图6(a)-图6(d)；对应计算两种情况下的支反力和内力：

第一种情况采用公式①计算，荷载长b按最短悬挑长度L₂工况计算，长1.0m；第二种情况采用公式②计算，外伸长a取长1.0m。

经统计，如0#块箱室尺寸部分统计表如下表6：

表6为0#块箱室尺寸部分统计表

200m跨径以下桥梁0#块的悬挑长度L₂在1.0m-3.5m范围内，其中200m跨径以下的双肢墩桥梁的墩柱净距在5m-6m；当跨径L＜150m时，0#块悬挑长度在3.5m以内，当跨径L≥150m时，0#块悬挑长度在3.0m以内。因此，根据悬挑长度的统计范围，将L＝150m作为托架类型设计的依据；且容易得知，单肢墩结构形式的桥梁跨径一般在150m以内。考虑到双肢墩和单肢墩工况中托架受力和安装特点，对于0-150m以内跨径的单肢墩桥梁设计托架的总长度l′设计为3.5m，以能够最大程度适应桥梁最大悬挑长度L₂，则跨间长l设计值为2.5m；对于0-200m跨径的双肢墩桥梁以托架的总长度l′为3.0m进行设计计算，以能够承载双肢墩之间的桥梁混凝土重量且避免干涉安装，则跨间长l的设计值为2.0m。

(5)对主纵梁和斜撑进行内力分析，根据内力设计值分布规律，按照结构受力安全、材料充分利用的原则，以桥梁跨径150m为分界设计托架，得到合理的主纵梁、斜撑配置方案，归纳如下表7：

表7为三角托架布置优化配置及内力设计值参数表

如图7、图8为三角托架杆件的内力图。由主纵梁剪力变化趋势图，如图7可知，当跨径L＜150m时，剪力随跨径增大的变化趋势明显大于跨径L≥150m时剪力增大的变化趋势，也就是跨径L＝150m是为内力变化的转折点，且L＝150m的剪力值与L＝200m时的剪力值比较接近；如图8所示的斜撑轴力变化图也是同样的道理。因此，当本实施例将跨径L＝0～150m设计为一种托架类型，L＝150～200m设计为一种托架类型，两种类型托架的主纵梁、托架斜撑所采用的截面相同时，材料的强度得到最大程度地应用。

(6)设计0#块托架及强度、刚度及稳定性复核：包括确认构件截面形式、构件连接设计、锚固***设计、防腐设计。其中托架基于两个牛腿架数量设计构件尺寸，托架的主纵梁长2m～3.5m，托架的斜撑与主纵梁铰接的中心位置到主纵梁自由端位置之间的距离a不大于1m。其中，主纵梁的自由端是指主纵梁远离施工墩柱的一端。

本实施例在设计过程中，在根据以跨径150m为分界，设计出具有相同截面形式和材料性能的两类托架规格，以在两类力学性能相差较大的桥梁跨径范围内满足0#块的通用性施工，使得所设计出的托架结构得到普遍应用的同时，满足结构受力安全、材料充分利用的原则。

本实施例基于大量数据，将桥梁0#块施工情况归纳统计，通过归纳0#块尺寸按极限值和桥梁跨径分类先计算出托架外部载荷范围，再通过外部载荷在托架上的传递路径深入分析托架各杆件的荷载、内力变化规律，优化托架结构，使得经济合理、技术可行；通过该设计方法，设计出来的托架构件尺寸参数能够应用于设计范围内的桥梁外部载荷施工要求，对现有桥梁适用比例高。具有长2m～3.5m的主纵梁以及合理的铰接支点位置的托架，能够适用于跨径在200m以内、悬挑长度在3m以内、墩柱净距5m-6m的双肢墩桥梁，以及跨径在150m以内、悬挑长度3.5m以内的单肢墩桥梁上0#块的施工，托架构件能够满足桥梁外部荷载要求，挠曲变形可控。

本实施例所提供的装配式托架的设计方法，所得托架结构与传统托架相比，具有很好的通用性，从根本上解决了传统托架只针对特定桥梁应用的“单点”问题，免去了针对不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审和变更等繁琐环节，节省了设计流程和设计成本、缩短了工期，整个应用过程更具人性化，能够适用于不同桥梁施工所需要的不同托架的快速设计，通用性高。

实施例2

现有技术在设计托架结构(包括尺寸、数量、构造)时，时常以一次浇筑0#块重量方式计算托架设计荷载，因此，现场施工0#块的托架常存在结构冗杂、体积大或数量多等问题，材料浪费，经济成本高；但实际施工中常由于0号块的尺寸、重量比较大，考虑到施工质量、安全和便捷性等因素，通常采用分层浇筑施工。0#块浇筑施工基本分两层：浇筑第一层时的混凝土荷载全部传递到托架上，浇筑第二层时由于第一层实际上已形成一定强度和刚度，所以浇筑第二层的荷载并不是全部传递到托架上。

在实施例1的步骤二中，计算托架设计荷载时，按照分层浇筑0#块的施工方式计算混凝土(面)荷载q₂(单位kN/m²)。本实施例以两次浇筑方式计算：

①腹板段混凝土面荷载：q₂₁＝(H₁+0.5H₂)γ；

其中H₁表示第一层浇筑高度，H₂表示第二层浇筑高度，γ表示0#块钢筋混凝土容重(单位kN/m³)，取26kN/m³；系数0.5表示第二层浇筑时腹板段传托架结构的荷载折减系数。

②顶底板段混凝土面荷载：q₂₂＝1.15(0.5D₁+D₂)γ；

其中D₁表示顶板厚，D₂表示底板厚，系数1.15为考虑顶底板与腹板交界处倒角混凝土的影响，0.5为第二次浇筑时顶板传至托架结构的荷载折减系数。

具体地，在计算顶底板段混凝土荷载时，通过统计上下倒角尺寸以及顶底板面积，按0.5系数传递，按下列公式得出倒角混凝土面积与顶底板段混凝土总面积的比值A₂/A：

倒角面积A₂＝(0.5ab+cd)；

纯顶底板面积A₁(按0.5分层系数传递)：A₁＝l(0.5D₁+D₂)，l＝B₂-2D₃；

顶底板等效总面积A＝A₁+A₂；

其中0.5ab是上倒角面积，0.5为传递系数；cd是下倒角面积；B₂是底板宽，D₃是腹板宽度。

经分析可知，对于桥跨≤200m的桥梁0号块，倒角混凝土面积与顶底板段混凝土总面积的比值A2/A均在0.03～0.12之间，小于15％。因此，本实施例采用简化倒角的计算方式，将上下倒角处混凝土简化等效到顶底板段混凝土中，即顶底板段混凝土荷载包括纯顶底板面积混凝土荷载和上下倒角面积处混凝土荷载：对于桥跨≤200m的桥梁，0号块倒角混凝土的面积拟通过纯顶底板面积乘以1.15的放大系数进行代替。

采用这种简化倒角的计算方式，既考虑了倒角处混凝土影响，也避免了采用复杂的计算公式单独计算倒角混凝土荷载影响，极大缩短了设计时间。

③翼缘板段混凝土面荷载：q₂₃＝D₄₅×γ；

其中D₄₅表示翼缘板平均厚度，γ表示0#块钢筋混凝土容重(单位kN/m³)，取26kN/m³。

对于翼缘板段厚度的取值，通过验算发现，当取翼缘板根部厚度进行计算时，纵向分配梁跨中弯矩为按梯形荷载计算时弯矩的1.5倍以上，安全富余大；当取根部和端部厚度的平均值时，纵向分配梁跨中弯矩为按梯形荷载计算时弯矩的1.15倍以下，两者比较接近。因此，为简化计算，取翼缘板根部和端部厚度的平均值进行计算。

进一步地，按照桥跨分类，统计0#块各构造部位尺寸的上下限值分别计算混凝土荷载，并获取混凝土荷载的最小值和最大值，如下表8：

表8为混凝土荷载的最小值和最大值统计表

混凝土荷载q<sub>2</sub>	腹板段	顶底板段	翼缘板段
				最小值	85.8	21.7	8.8
最大值	208.0	59.8	16.3

按分层浇筑、倒角简化方式计算设计荷载，既能更贴近托架实际受力情况，使受力分析合理，大大减少了材料浪费；也能简化计算过程，缩短设计时间，提高施工效率。

实施例3

一种装配式托架结构，如图9-图11，包括两个牛腿架9，两个牛腿架9位置分别与单箱梁两侧腹板中心位置对应设置，两个牛腿架上可拆卸装配有多个横向分配梁3，横向分配梁3将两个牛腿架9连接为一体，便于施工人员搭建模板，起直接承载和传递外部荷载的作用。

其中，每个牛腿架9主纵梁1和斜撑2，主纵梁1包括固定段1A和调节段1B，固定段1A的一端与调节段1B的端面螺栓对接使调节段1B与主纵梁1固结为一体、且该端底部设有与斜撑2铰接的吊耳，另一端端部设有与第一锚固构件6铰接的吊耳，第一锚固构件6用于插接墩柱8；斜撑2的另一端与第二锚固构件7铰接，第二锚固构件7用于插接墩柱8；其中固定段1A的长度为2m～3m，斜撑2与固定段1A铰接的中心位置到主纵梁1自由端位置之间的距离不大于1m。需要说明的是，调节段1B可根据实际工况选择增加，可预制多种长度自由组合。主纵梁1的自由端指主纵梁1铰接第一锚固构件6端的相对端，当施工不需要安装调节段1B时，则主纵梁1的自由端指固定段1A可连接调节段1B的端部；当施工中安装了调节段1B后，则主纵梁1的自由端指调节段1B的最外侧。

本实施例所提供的装配式托架利用节段式托架结构，将主纵梁分成固定段和调节段，将固定段端部与斜撑铰接，调节段与固定段可拆卸连接；同时限定固定段长度为2-3m。采用这样的分离式结构设计是考虑到目前200m跨径以下双肢墩悬臂桥梁的施工环境：墩柱净距一般为5m-6m；当将托架架设于两个支墩内侧呈相对设置时，采用小于1/2墩柱净距的长度的主纵梁进行施工，两托架不会发生干涉且中间能够预留足够施工空间避免顶死，结构布置合理、施工方便灵活。当用于最大悬挑长度为3.5m的单肢墩桥梁0#块施工时，在适用双肢墩施工的预制托架尺寸下，也能通过灵活更换调节段长度，使主纵梁长度达到3.5m以适应最大悬挑长度施工，不必再重新根据实际工况一对一定制。本发明基于长度为2-3m的固定段，限制超出铰接支点的长度(基本为调节段)小于或等于1m，这样能够满足设计范围内跨径桥梁悬挑长度对托架的承重要求，保证托架结构施工安全，主纵梁长度及铰接支点位置能够适应桥梁外部荷载，挠曲变形可控。

具体地，第一锚固构件6和第二锚固构件7的结构相同，第一锚固构件6长于第二锚固构件7；如图12(a)、图12(b)，第一锚固构件6上设有两块钢板6A和预留孔6B，钢板6A用于竖向插接于施工墩柱8上，预留孔6B位于两块钢板6A中部，预留孔6B用于锚接对拉钢绞线。相应地，如图13，施工墩柱8上对应第一锚固构件6和第二锚固构件7位置处预先设有预埋盒12；预埋盒12在墩柱钢筋绑扎时，将其预埋在施工墩柱8内；预埋盒12上设有与钢板6A形状适配嵌合的凹槽和供钢绞线穿过的孔，凹槽尺寸稍比锚固***端部钢板大，以便在允许误差内能安装。预埋盒12一方面用于定位锚固***，以便安装；另一方面，对墩柱混凝土起到局部加强作用。

当桥梁跨径小于150m时，相邻两个横向分配梁3之间的间距设置不大于0.7m(本实施例优选0.7m，不能超过0.7m，否则横向分配梁3会因无法承重而破坏结构)；当桥梁跨径大于等于150m且小于200m时，相邻两个横向分配梁3之间的间距设置不大于0.6m(本实施例优选0.6m)。

进一步地，两个斜撑2之间、两个主纵梁1之间分别可拆卸连接一个横联5，将两个牛腿架9连为一体，加强托架结构的稳定性。横联5为由多个凹形槽钢杆件连为一体的桁架式结构，包括两个平行设置的主杆和连接两个主杆的多个中间杆，两个主杆上设有多个用于与斜撑2/主纵梁1螺栓连接的定位孔5A，多个定位孔5A紧密连续设置，能够适应两个牛腿架9之间的安装间距变化。

上述装配式托架用于对称安装在墩柱8顶端以施工浇筑0#块，对称设置的两对牛腿通过墩柱8中预埋钢绞线对拉固定，相对设置的第一锚固构件6之间和相对设置的第二锚固构件7之间均穿设钢绞线。相比现有对拉精轧螺纹钢筋，钢绞线高韧性高强度，抗拉性更好。

本实施例定制设置两种规格的牛腿，将主纵梁1和斜撑2的长度规格标准化，并将主纵梁1与斜撑2之间的安装角度控制在60°(可在45°-60°范围内浮动)，相比45度夹角的受力更小，结构更安全；一种规格的固定段1A长2420mm、斜撑2长4340mm，一种规格的固定段1A长2920mm、斜撑2长5340mm；调节段1B可设置多种长度，如450mm、750mm等。

本实施例所提供的装配式托架，适用于200m以下跨径悬臂浇筑桥梁0#块施工，尤其适用于适用跨径在200m以内、悬挑长度在3m以内、墩柱净距5m-6m的双肢墩桥梁，以及跨径在150m以内、悬挑长度3.5m以内的单肢墩桥梁上0#块的施工，0#块最好选取底面宽度在7m以内的单箱单室截面结构。

本实施例所提供的装配式托架，对施工工况的适应性强，通用性好、标准定制化程度高、成本低，利于推广，解决了传统托架只针对特定桥梁应用的“单点”问题，免去了针对不同桥梁施工所使用的托架都需要进行重复的定制化设计、评审和变更等繁琐环节，节省了成本、缩短了工期，施工灵活。

实施例4

当用于单肢墩桥梁0#块施工时，将实施例3中上述由固定段与调节段可拆卸连接形成的主纵梁替换为长3.5m以内、呈一体式结构的主纵梁。即托架的主纵梁不存在固定段和调节段；主纵梁的一端与用于连接墩柱第一锚固构件铰接，主纵梁的另一端与斜撑端部相铰接，主纵梁与斜撑铰接的中心位置到主纵梁自由端位置处之间的距离a不大于1m，斜撑的另一端铰接第二锚固构件。

当用于单肢墩桥梁0#块施工时，不需要考虑双肢墩之间的安装干涉问题，则为了施工方便和减少制作成本可直接采用一体式的主纵梁结构；为了能够适应现有200m跨径以下悬臂桥梁的最大悬挑长度承重，并平衡经济性和通用性，优选定制主纵梁长度为3.5m。

斜撑与主纵梁之间的安装夹角θ为60°。

实施例5

由于实施例3中的锚固构件结构(第一锚固构件/第二锚固构件)承受竖向方向的剪力作用，在钢板顶部和底板位置应力较为集中，钢板若采用矩形截面，则厚度常制作较厚以提高抗剪性能。

本实施例基于实施例3中所提供的锚固构件结构，将其插接施工墩柱的钢板6A优选设计为工字形的截面形状，如图12(a)、图12(b)，增加钢板与墩柱混凝土的接触面积，避免应力集中压坏局部混凝土；改善锚固构件的受力结构后，可减小钢板厚度，从而节省材料、减小重量。具体地，可在每个钢板的顶部和底部位置处，分别垂直对接焊接增强板11使固结为一体；相应地，施工墩柱内的预埋盒12与锚固构件适配卡接，如图13、图14。

实施例6

一种装配式托架结构应用于单肢墩桥梁0#块的施工方法，基于实施例3中装配式托架或实施例4中装配式托架结构，如图15，包括以下步骤：

步骤一，施工墩柱8顶端分别在沿纵桥向和横桥向的侧面上对称安装上述托架，其中沿纵桥向安装托架的两个牛腿架对应待浇筑单箱梁0#块两侧腹板中心位置设置，施工墩柱8每侧面上的托架，其牛腿架上均横向布置多个横向分配梁。沿纵桥向安装的托架为支撑浇筑桥梁悬挑段提供施工平台，沿横桥向安装的托架以横向分配梁为施工基础为支撑浇筑0#块两侧翼缘板提供施工平台；托架上无需另外搭建纵向分配梁4。

由于桥梁悬挑段相比0#块翼缘段荷载更大，为合理受力和资源利用，横桥向和纵桥向托架采用不同规格更好。沿纵桥向安装托架使用规格：主纵梁1长2920mm、斜撑2长5340mm；沿横桥向安装托架使用规格：主纵梁1长2420mm、斜撑2长4340mm。纵桥向托架的主纵梁1略低于横桥向托架的主纵梁1，横桥向托架的横向分配梁3两端安装在纵桥向托架的横向分配梁3上；主纵梁1与斜撑2之间呈60°夹角。

步骤二，基于托架提供的施工平台，搭建0#块浇筑模板。

步骤三，分层浇筑0#块，本实施例分两层浇筑。

本实施例将上述装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块施工时，对称安装于施工墩柱四周，以四周牛腿架上的横向分配梁所搭建的施工平台为施工基础，不再增设一层纵向分配梁布置，而直接将模板搭接在横向分配梁上，减少了施工工序、节省了材料。上述装配式托架应用于单肢墩桥梁0#块的施工方法普遍适用150m以内、悬挑长度在3.5m以内的单肢墩桥梁0#块施工。

实施例7

一种装配式托架结构应用于双肢墩桥梁0#块的施工方法，基于实施例1中装配式托架结构，如图16，包括以下步骤：

步骤一，两个施工墩柱8顶端沿纵桥向对称安装托架于双肢墩上，托架的两个牛腿对应待浇筑单箱梁0#块两侧腹板中心位置设置，其中位于双肢墩中部的两个托架，间距最好预留10公分便于施工安装，避免顶死。每个施工墩柱对称面上的托架，其牛腿架上均横向布置多个横向分配梁；

步骤二，为0#块沿横桥向两侧的翼缘板浇筑提供施工平台，在托架沿横桥向两侧、对应0#块翼缘板下方，分布设置纵向分配梁4于横向分配梁3上。

步骤三，搭建0#块浇筑模板。

步骤四，分层浇筑0#块。

本实施例将上述装配式托架应用于双肢墩桥梁0#块施工时，从纵桥向对称安装托架于两个施工墩柱上，并在每组托架的牛腿架上设置横向分配梁，用作0#块悬挑段施工平台；不再在顶底板段和腹板段增设纵向分配梁，而仅在两侧对应翼缘板位置设置纵向分配梁用作0#块翼缘板施工平台，满足0#块基本施工要求的前提下，兼具受力性能良好和节省材料的效果。

现有双肢墩的墩柱净距一般为5m-6m，采用上述装配式托架施工双肢墩桥梁0#块，主纵梁长度合适，铰接支点位置布置合理，而且可根据实际工况更换调节段，不仅避免了双肢墩之间相对设置的托架发生干涉，能够更好适应施工工况，提高托架使用通用性和施工的灵活性，满足托架安装需求，同时也能够保证托架结构施工安全，托架外部载荷在结构承受允许范围内，满足托架强度要求。

上述装配式托架应用于双肢墩桥梁0#块的施工方法，能够普遍适用200m以内、墩柱净距5m-6m、悬挑长度在3m以内的双肢墩桥梁0#块施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种装配式托架的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，统计悬臂浇筑桥梁施工数据参数并建立数据库，其中数据参数包括0#块构造尺寸和托架构件布置间距及角度θ；

步骤二，将0#块构造尺寸按桥梁跨径分类得到尺寸极限值，分别对应腹板段、顶底板段和翼缘板段区域，计算得到0#块混凝土荷载q₂范围，从而获取设计面荷载q范围，即托架外部荷载范围，其中设计面荷载q包括模板支架荷载q₁、混凝土荷载q₂、人工机具荷载q₃及振捣荷载q₄；

步骤三，选择托架结构形式，根据托架外部载荷传递路径，分析托架荷载分布规律，将所述设计面荷载q转化为设计线荷载q'，得到托架各杆件的内力设计值范围；根据托架各构件的内力设计值分布规律，按照结构受力安全、材料充分利用的原则，获取托架杆件布置方案进行托架设计：所述托架包括牛腿架，所述牛腿架包括主纵梁和斜撑，所述斜撑与所述主纵梁铰接，所述托架基于两个牛腿架数量设计构件尺寸，其中所述托架的主纵梁长2m～3.5m，所述托架的斜撑与所述主纵梁铰接的中心位置到所述主纵梁自由端位置之间的距离a不大于1m；

步骤四，对托架进行强度、刚度及稳定性复核；

其中所述步骤一中的角度θ为所述斜撑与所述主纵梁之间的安装夹角θ。

2.根据权利要求1所述的一种装配式托架的设计方法，其特征在于，在步骤一中，建立针对200m以下跨径悬臂浇筑桥梁施工的数据参数的数据库。

3.根据权利要求1所述的一种装配式托架的设计方法，其特征在于，在步骤二中，以模拟分层浇筑、简化倒角方式计算设计面荷载q，其中，对应腹板段、顶底板段、翼缘板段位置区域的混凝土荷载分别按下列公式计算并获取混凝土荷载的极限值：

①腹板段：q₂₁＝(H₁+0.5H₂)γ；

其中H₁表示0#块第一层浇筑高度，H₂表示0#块第二层浇筑高度，γ表示0#块钢筋混凝土容重；系数0.5表示第二层浇筑时腹板段传托架结构的荷载折减系数；

②顶底板段：q₂₂＝1.15(0.5D₁+D₂)γ；

其中D₁表示顶板厚，D₂表示底板厚，系数1.15为考虑顶底板与腹板交界处倒角混凝土的影响，0.5为第二次浇筑时顶板传至托架结构的荷载折减系数；

③翼缘板段：q₂₃＝D₄₅×γ；

其中D₄₅表示翼缘板平均厚度。

4.根据权利要求1所述的一种装配式托架的设计方法，其特征在于，在步骤三中，包括根据外部面荷载获取纵向分配梁上的设计线荷载范围，得到纵向分配梁的内力设计范围，按下式计算：

设计线荷载q'＝q×x；

最大剪力Q＝β×q'y；

最大弯矩M＝α×q'y²；

式中，x表示纵向分配梁间距，α表示弯矩系数，β表示剪力系数，y表示横向分配梁间距；

根据纵向分配梁的内力配置，得到纵向分配梁布置方案。

5.根据权利要求1所述的一种装配式托架的设计方法，其特征在于，在步骤三中，包括根据外部面荷载获取横向分配梁上的设计线荷载范围，得到横向分配梁的内力设计范围，按下式计算：

设计线荷载q'＝q×y；

支座反力R:

R＝R_A＝R_B；

R＝q′₁₀l₁+q′₂₀l₂+q′₃₀l₃；

支座剪力Q：

+Q＝1/2q′₁₀l₁+q′₃₀l₃；

-Q＝+Q-R；

支座弯矩M_支座及跨中弯矩M_跨中：

式中，y表示横向分配梁间距，R_A表示在A点处的支座反力，R_B表示在B点处的支座反力，q′₁₀表示横向分配梁上对应腹板段线荷载，q′₂₀表示横向分配梁上对应顶底板段线荷载，q′₃₀表示横向分配梁上对应翼缘板段线荷载；

l₁＝D₃，D₃为腹板厚；l₂＝1/2B₂-D₃，B₂为箱室宽；l₃＝B₃，B₃为翼缘板宽；

根据横向分配梁的内力配置，得到横向分配梁布置方案。

6.根据权利要求1所述的一种装配式托架的设计方法，其特征在于，在步骤三中，包括根据外部面荷载获取单个牛腿架上的设计线荷载范围，分别得到主纵梁和斜撑的设计内力范围；并根据内力配置，得到主纵梁和斜撑的布置方案。

7.一种装配式托架，根据如权利要求1-6任一项所述的一种装配式托架的设计方法所设计得到，其特征在于，包括至少两个牛腿架(9)，每个所述牛腿架(9)包括主纵梁(1)和斜撑(2)，所述主纵梁(1)包括固定段(1A)和调节段(1B)，所述固定段(1A)与所述调节段(1B)可拆卸连接使所述调节段(1B)与所述固定段(1A)固结为一体，所述固定段(1A)的一端铰接第一锚固构件(6)，所述第一锚固构件(6)用于连接墩柱(8)，所述固定段(1A)的另一端与所述斜撑(2)一端铰接，所述斜撑(2)的另一端铰接第二锚固构件(7)，所述第二锚固构件(7)用于连接所述墩柱(8)；所述固定段(1A)的长度为2m～3m，所述斜撑(2)与所述固定段(1A)铰接的中心位置到所述主纵梁(1)自由端位置之间的距离a不大于1m。

8.根据权利要求7所述的一种装配式托架，其特征在于，还包括多个横向分配梁(3)，多个横向分配梁(3)可拆卸连接于所有所述主纵梁(1)上，相邻两个所述横向分配梁(3)之间的间距不大于0.7m。

9.根据权利要求8所述的一种装配式托架，其特征在于，当桥梁跨径小于150m时，相邻两个所述横向分配梁(3)之间的间距为不大于0.7m；当桥梁跨径大于等于150m且小于200m时，相邻两个所述横向分配梁(3)之间的间距为不大于0.6m。

10.根据权利要求7所述的一种装配式托架，其特征在于，还包括横联(5)，所述横联(5)上设有多个连续定位孔(5A)；所有所述斜撑(2)之间通过一个所述横联(5)相连接，和/或所有所述主纵梁(1)之间通过一个所述横联(5)相连接。

11.根据权利要求7所述的一种装配式托架，其特征在于，所述斜撑(2)与所述主纵梁(1)之间的安装夹角θ为45°-60°。

12.根据权利要求11所述的一种装配式托架，其特征在于，所述安装夹角为60°。

13.根据权利要求7所述的一种装配式托架，其特征在于，所述固定段(1A)的端面与调节段(1B)的端面为螺栓连接。

14.根据权利要求7所述的一种装配式托架，其特征在于，所述托架设有两个牛腿架(9)，两个所述牛腿架(9)用于分别安装于单箱梁0#块两侧腹板中心对应位置处。

15.根据权利要求7-14任一项所述的一种装配式托架，其特征在于，所述第一锚固构件(6)和所述第二锚固构件(7)的结构相同，所述第一锚固构件(6)长于所述第二锚固构件(7)。

16.根据权利要求15所述的一种装配式托架，其特征在于，所述第一锚固构件(6)上设有两块钢板(6A)和预留孔(6B)，所述钢板(6A)用于竖向插接于施工墩柱(8)上，所述预留孔(6B)位于两块所述钢板(6A)中部，所述预留孔(6B)用于锚接对拉钢绞线。

17.根据权利要求16所述的一种装配式托架，其特征在于，所述钢板(6A)的横截面形状为矩形或工字形。

18.根据权利要求7-14任一项所述的一种装配式托架，其特征在于，当用于单肢墩桥梁0#块施工时，由所述固定段(1A)与所述调节段(1B)可拆卸连接形成的所述主纵梁(1)替换为长3.5m以内、呈一体式结构的主纵梁。

19.一种装配式托架结构应用于单肢墩桥梁0#块的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在施工墩柱(8)四面上对称安装如权利要求7-18任一项所述的一种装配式托架；所述施工墩柱(8)每侧面上的所述托架，其牛腿架(9)上均横向布置多个横向分配梁(3)；

步骤二，基于所述托架提供的施工平台，搭建0#块浇筑模板；

步骤三，分层浇筑0#块。

20.一种装配式托架结构应用于双肢墩桥梁0#块的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，两个施工墩柱(8)上沿纵桥向对称安装如权利要求7-18任一项所述的一种装配式托架；每个所述施工墩柱(8)对称面上的所述托架，其牛腿架(9)上均横向布置多个横向分配梁(3)；

步骤二，对应0#块两侧翼缘板位置，在所述托架上设置纵向分配梁(4)；

步骤三，搭建0#块浇筑模板；

步骤四，分层浇筑0#块。

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