大跨度懸澆連續(xù)梁0 號(hào)段支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工

湯文君

（中鐵二十五局集團(tuán)第四工程有限公司）

0 工程概況

溧陽(yáng)至高淳高速公路路基橋梁工程施工項(xiàng)目LYG-LY1 標(biāo)周城河特大橋在里程K1+023.5～K1+245 處設(shè)計(jì)為（60+100+60）m 連續(xù)梁跨越，采用懸灌法施工。

連續(xù)梁全長(zhǎng)221.5m，橋上內(nèi)側(cè)凈寬9.0m，梁頂面寬12.6m，梁底寬6.7m，連續(xù)梁尺寸最高為中支點(diǎn)處（7.8m），最矮處為兩端支座處（4.8m）。箱梁截面形式為單箱單室直腹板，頂板混凝土厚0.385m，腹板混凝土厚分別為6m、0.8m、1.0m。連續(xù)梁?jiǎn)蝹?cè)分為15 節(jié)段，兩側(cè)對(duì)稱布置。其中0 號(hào)塊節(jié)段長(zhǎng)度為14m，節(jié)段高度7.835～7.178m，節(jié)段混凝土數(shù)量354.37m3，節(jié)段重量921.362t。

1 主墩0 號(hào)塊支架方案比選

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，從安全、經(jīng)濟(jì)方面考慮，經(jīng)本項(xiàng)目對(duì)各種0 號(hào)塊的支架方案進(jìn)行初步比選得知，適合本項(xiàng)目0 號(hào)塊的施工方案有托架法、碗扣件支架法，再對(duì)托架法、支架法兩個(gè)方案進(jìn)行比選如下：

⑴托架法：該方法不用對(duì)地基處理、用料少，經(jīng)濟(jì)性較好；但施工前需精確預(yù)埋構(gòu)件，施工工序較為復(fù)雜，且托架材料質(zhì)量、焊接技術(shù)要求較高，托架變形量較大難以控制[1]；造價(jià)為15.8 萬(wàn)元。

⑵支架法：該方法安全性較高、施工較為簡(jiǎn)單；但對(duì)場(chǎng)地要求最高，不適合太高的橋梁，材料用量較大；造價(jià)為21.05 萬(wàn)元，考慮材料周轉(zhuǎn)至邊跨現(xiàn)澆段，分?jǐn)偤笤靸r(jià)為15.1 萬(wàn)元。

綜合比較，本項(xiàng)目擬采用支架法施工，其技術(shù)可行，安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較低，施工簡(jiǎn)單，且支撐架材料可倒用至邊跨現(xiàn)澆段，提高材料周轉(zhuǎn)使用效率，降低造價(jià)。

2 支架設(shè)計(jì)與施工

2.1 支架設(shè)計(jì)

0 號(hào)塊支架的設(shè)計(jì)及優(yōu)化中，全程采用Midas Civil 軟件進(jìn)行承載驗(yàn)算，以確保結(jié)構(gòu)承載安全，最終采用的支架方案如下：

0 號(hào)塊支架采用鋼管型鋼支架。從下往上依次為：承臺(tái)基礎(chǔ)、Ф529mm 鋼管立柱、2I40b 工字鋼（橫梁）、I36b 工字鋼（縱梁）、方木竹膠板底模。

⑴鋼管立柱：立柱采用直徑Ф529mm 鋼管（壁厚8mm），沿順橋向布置4 排，每排5 根。順橋向以墩中心線為中軸線，兩側(cè)對(duì)稱布置，間距為3.1m+6m+3.1m；橫橋向以墩中心線為中軸線，兩側(cè)對(duì)稱布置，間距為2m+2.85m+2.85m+2m。

⑵基礎(chǔ)：外側(cè)兩排鋼管立柱利用第1 層承臺(tái)作為支架的基礎(chǔ)，內(nèi)側(cè)兩排鋼管立柱利用第2 層承臺(tái)作為支架的基礎(chǔ)。

⑶橫梁：采用2 根雙拼I40b 工字鋼焊接而成，設(shè)置在鋼管立柱上方，工字鋼長(zhǎng)度12m，考慮防護(hù)平臺(tái)，每組工字鋼接長(zhǎng)2m。

⑷縱梁：縱梁采用I36b 工字鋼，單側(cè)布置為23 根，布置形式為底板、頂板區(qū)域7 根，間距60cm；單側(cè)腹板區(qū)域布置6 根，間距分別為30cm、50cm。單側(cè)翼緣板區(qū)域通長(zhǎng)布置2 根外模支撐縱梁。支架順橋向兩側(cè)設(shè)行走平臺(tái)，平臺(tái)縱梁采用2 根I25b 工字鋼通長(zhǎng)放置。

⑸底模：由于0 號(hào)塊底板處有支座預(yù)埋件、防落梁擋塊預(yù)埋件及墩梁固結(jié)鋼筋，且底模寬度為漸寬變化，墩頂處模板結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜，周轉(zhuǎn)利用率不高，故0 號(hào)塊底模采用竹膠板，方木支撐。

0 號(hào)塊支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。

2.2 支架安裝

為提高鋼管立柱底端約束能力，承臺(tái)施工時(shí)，在承臺(tái)內(nèi)每根立柱處按方案要求埋設(shè)8 根直徑φ25 錨固鋼筋，鋼筋埋深50cm，外露15cm 并設(shè)置螺紋。鋼管樁正式安裝前先進(jìn)行鋼管下端承壓鋼板安裝，承壓鋼板與承臺(tái)表面留有2cm～3cm 間隙，利用自流平砂漿將鋼板與承臺(tái)頂面縫隙填筑密實(shí)。待自流平砂漿達(dá)到強(qiáng)度后方可將外漏螺栓利用雙螺母及墊板將鋼板緊固于承臺(tái)之上。支架立柱采用φ529×8mm 鋼管制作，在鋼構(gòu)件加工廠內(nèi)按設(shè)計(jì)加工完成后，運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)采用25t 汽吊吊裝就位，鋼管底部與承臺(tái)的承壓鋼板焊接牢固。鋼管就位時(shí)采用2 臺(tái)經(jīng)緯儀在垂直方向切邊觀測(cè)垂直度，并輔以錘球觀測(cè)。

圖1 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫向立面圖

圖2 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)縱向立面圖

圖3 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平面布置圖

圖4 鋼管立柱布置平面圖

圖5 托架三維結(jié)構(gòu)圖

安裝就位的鋼管立柱需再次進(jìn)行垂直度檢測(cè)及調(diào)整，確認(rèn)垂直度合格后，按托架方案的設(shè)計(jì)位置焊接安裝[14 槽鋼剪刀撐及平聯(lián)。平聯(lián)及剪刀撐共設(shè)置兩組，第一組平聯(lián)高度位于墩柱側(cè)立柱頂端以下50cm 處，上下平聯(lián)間距1.5m，兩組平聯(lián)間距3.5m。鋼管安裝完成后，調(diào)整其頂面標(biāo)高，并在鋼管立柱上開設(shè)30cm×30cm的“U”型槽口（見圖6），在槽口內(nèi)安裝雙拼I40 工字鋼作為橫梁，工字鋼橫梁與鋼管槽口采用鋼板焊接加固。由于鋼管立柱單根長(zhǎng)度最大為13m，需對(duì)鋼管立柱進(jìn)行接長(zhǎng)，此環(huán)節(jié)在附近的鋼結(jié)構(gòu)加工廠內(nèi)進(jìn)行。鋼管接長(zhǎng)時(shí)，確保接長(zhǎng)鋼管水平、同軸，接口面應(yīng)采用坡口焊接，并利用同直徑鋼管立柱管壁制作長(zhǎng)寬均為20cm 的包板。鋼管立柱每個(gè)接頭等間距焊接4 塊包板。

圖6 樁頂U(kuò) 型槽口大樣圖

橫梁上的底縱梁采用I36b 工字鋼，底縱梁在腹板下間距為30cm，底板下間距為60cm；縱梁上橫向按間距25cm 布設(shè)10cm×10cm 方木，0 號(hào)塊底模采用δ18mm竹膠板。因0 號(hào)塊底板沿橋向?yàn)樽兏叨鹊男泵?，故底縱梁I36b 工字鋼需順梁底斜置，在縱橫梁接觸處形成的三角形空隙采用三角鋼楔塊填塞，三角鋼楔塊與縱橫梁焊接牢固。

2.3 支架驗(yàn)收

⑴在支架搭設(shè)施工過程中，分部安排專人進(jìn)行巡視檢查指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)不符合施工方案和規(guī)范規(guī)程要求的，應(yīng)及時(shí)糾正，確保施工安全和質(zhì)量。

⑵嚴(yán)格驗(yàn)收搭設(shè)完成的支架，并于顯眼處懸掛狀態(tài)標(biāo)識(shí)牌（標(biāo)識(shí)是否合格或待驗(yàn)收等）；驗(yàn)收合格后方可轉(zhuǎn)入下道工序應(yīng)用。

⑶驗(yàn)收時(shí)，重點(diǎn)檢查鋼管立柱的垂直度、各桿件搭接是否密貼、支架頂部高程控制、各種焊縫長(zhǎng)度和質(zhì)量、構(gòu)件間是否嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的方式焊接或聯(lián)結(jié)、整體承載是否均勻等[2]。

⑷完成0 號(hào)塊支架驗(yàn)收后，填寫書面驗(yàn)收記錄，并形成驗(yàn)收結(jié)論；需要整改的，在整改結(jié)束后重新組織驗(yàn)收，并將整改結(jié)果以書面資料和圖片形式向上一級(jí)主管部門反饋，形成閉環(huán)管理。

⑸按照行業(yè)和地方政府的政策法規(guī)以及建設(shè)、監(jiān)理等單位對(duì)于臨時(shí)支架的管理要求，在內(nèi)部驗(yàn)收合格的基礎(chǔ)上，及時(shí)申請(qǐng)外部驗(yàn)收，合格后方可進(jìn)入下一道工序應(yīng)用。

3 支架預(yù)壓

考慮到構(gòu)件間存在連接縫隙及支架承載后的彈性變形，當(dāng)0 號(hào)塊支架完成搭設(shè)并驗(yàn)收后，必須進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，通過預(yù)壓使構(gòu)件間連接緊密，消除支架非彈性變形及地基塑性變形，同時(shí)測(cè)定支架的彈性變形，為控制底模搭設(shè)標(biāo)高提供依據(jù)。預(yù)壓試驗(yàn)也是檢驗(yàn)支架承載能力、安全可靠性的最有效方法。

3.1 觀測(cè)點(diǎn)布置

由于梁體0 號(hào)塊采用支架進(jìn)行澆筑，0 號(hào)塊底模安裝完成后，進(jìn)行支架預(yù)壓，預(yù)壓部分為懸臂部分的梁體，墩頂部分的梁體支架不進(jìn)行預(yù)壓。加載的荷載值為懸臂部分在施工時(shí)所需承受最大荷載的1.1 倍。

為掌握支架實(shí)際變形及承載情況，底模上布置6 排沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每排設(shè)4 個(gè)點(diǎn)位，進(jìn)行底縱梁變形的量測(cè)；翼緣板布設(shè)7 排，每排2 處，以觀測(cè)翼緣板支架縱梁變形情況；在所有鋼管立柱的底部、頂部均布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，以獲得鋼管立柱在施工荷載作用下的實(shí)際彈性變形值。

3.2 預(yù)壓荷載的計(jì)算、預(yù)壓材料選擇

本梁體預(yù)壓材料采用自制的混凝土預(yù)制塊，單塊預(yù)壓塊尺寸1.5×1×0.85m，單塊預(yù)壓塊重2.93t。預(yù)壓塊應(yīng)較新，破損少，實(shí)際重量與理論重量相符合，誤差＜±1%。采用塔吊將預(yù)壓塊吊至支架上，按照要求將預(yù)制塊進(jìn)行堆碼。

根據(jù)箱梁荷載縱向?qū)嶋H分布情況，支架處取墩外側(cè)箱梁3 處截面進(jìn)行荷載計(jì)算，第1 處截面離墩中心2m；第2 處截面離墩中心3m；第3 處截面離墩中心7m。

加載的荷載值取所承受最大施工荷載的1.1 倍，即支架預(yù)壓施加的全部荷載=（梁體鋼筋砼重+模板及方木重+施工機(jī)具及人員荷載+模板桁式支架重）×1.1=（325.8+39+5+10）×1.1=417.8t。

預(yù)壓采用混凝土預(yù)制塊堆載，試驗(yàn)前對(duì)施工時(shí)荷載的實(shí)際分布情況進(jìn)行計(jì)算，混凝土塊按荷載的計(jì)算分布情況對(duì)應(yīng)擺放。

3.3 加載、卸載方案

按總荷載的60%→100%→110%分3 次逐級(jí)堆載：0→227.9t→379.8t→417.78t（每間隔6h 監(jiān)測(cè)一次沉降量，當(dāng)連續(xù)2 次沉降量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值＜2mm 后，可開始卸載）→379.8t→227.9t→0t[3]。

完成每級(jí)堆載并靜置1h 后，進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)并做好沉降記錄；在堆載預(yù)壓試驗(yàn)時(shí)，如出現(xiàn)異常響動(dòng)、沉降值突然增加等不正?，F(xiàn)象時(shí)，立即停止堆載，查明原因并采取有效措施后方可繼續(xù)堆載。

3.4 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)分級(jí)加、卸載后所得的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降變形曲線，并進(jìn)行彈性變形的計(jì)算。支架通過預(yù)壓已消除地基塑性變形、支架構(gòu)件間隙及非彈性變形。卸載后支架的模板頂部的回彈量即為進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)支架的沉落量，故底模標(biāo)高的調(diào)整值=設(shè)計(jì)底模標(biāo)高+預(yù)拱度+預(yù)壓測(cè)定的回彈量。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目大跨度連續(xù)梁0 號(hào)段現(xiàn)澆支撐系統(tǒng)通過對(duì)支架方案進(jìn)行比選，采用支架法進(jìn)行施工具有顯著的綜合效益。輔以結(jié)構(gòu)承載驗(yàn)算Midas Civil 軟件進(jìn)行支架的科學(xué)設(shè)計(jì)，使支架方案具有安全性能力高、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)，并在施工時(shí)經(jīng)過嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制及預(yù)壓試驗(yàn)，拆模后梁體的線形良好，取得了預(yù)期的效果。