新型橋梁現(xiàn)澆蓋梁支架施工技術(shù)應(yīng)用研究

張小華

（中國(guó)鐵路國(guó)際有限公司，北京 100055）

現(xiàn)澆蓋梁支架有多種類型，應(yīng)用特點(diǎn)有所差異，常見的類型有自落地式支架、抱箍挑架式、埋設(shè)托架式。自落地支架式是在地面上搭設(shè)支架，形成全地板支架結(jié)構(gòu)。抱箍挑架式是在橋墩上設(shè)置鋼板箍，用箍圈作為主要支撐結(jié)構(gòu)。埋設(shè)托架式是通過(guò)在墩柱上埋設(shè)鋼錠等形式，將支架支撐在橋梁墩柱上。

1 工程概況

本工程為中資企業(yè)在海外承建的軌道交通項(xiàng)目，標(biāo)段內(nèi)共有公鐵雙層高架橋3.2 km，公路橋匝道1.6 km。橋梁第一層為雙向四車道公路高架橋，第二層為雙線軌道橋。公路橋?yàn)轭A(yù)制節(jié)段箱梁多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，采用短線法預(yù)制空中吊拼施工。橋墩典型斷面結(jié)構(gòu)為中心墩柱及墩頂大懸臂蓋梁，懸臂蓋梁的每一側(cè)支撐并排兩跨箱型梁。

2 傳統(tǒng)支架形式的特點(diǎn)

2.1 自落地支架式

對(duì)場(chǎng)地要求較高，地質(zhì)條件較好、場(chǎng)地開闊、不影響通行要求時(shí)可以采用。搭設(shè)前通常需要對(duì)地基進(jìn)行適當(dāng)處理，使地基滿足承載力要求。

自落地支架式結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單、便于施工，在荷載作用下，支架變形大、材料消耗大、需要大量人工作業(yè)、文明施工管理難度大。

2.2 抱箍挑架式

在水上澆筑現(xiàn)澆蓋梁或施工荷載較小的工程較適合采用，將鋼板箍作為支架，通過(guò)鋼板箍與墩柱的緊密接觸形成摩擦力，起到承受荷載的作用[1]。

抱箍挑架式支架不需要占用過(guò)多的土地，便于管理，鋼板箍與墩柱之間的摩擦系數(shù)值較難掌握，計(jì)算和調(diào)整摩擦力的難度較大。施工過(guò)程沒有有效控制摩擦力數(shù)值，易發(fā)生抱箍滑脫事故，支架能夠承受的荷載較小。

2.3 埋設(shè)托架式

不占用過(guò)多的土地，施工期間下部可以通行，易于文明施工管理，能夠承受較大的荷載，在荷載作用下變形較小，在鋼錠埋入和施工荷載作用下，橋墩混凝土需要有一定的強(qiáng)度，影響墩柱的美觀。

3 新型蓋梁支架施工技術(shù)

本文以11型公路蓋梁為例，蓋梁最大截面高4.5 m，寬3.5 m，總長(zhǎng)度約38.85 m，中心節(jié)段長(zhǎng)約17 m。設(shè)計(jì)采用三段法進(jìn)行施工，即先施工蓋梁中心節(jié)段，再施工兩翼部分。項(xiàng)目位于城市交通主干道，工期緊、施工精度要求高。施工如果占用現(xiàn)有車道，影響車輛通行，需要進(jìn)行交通導(dǎo)改，臨時(shí)拓寬建設(shè)新的車道，直接影響項(xiàng)目工期及成本。項(xiàng)目所在國(guó)對(duì)安全文明施工、環(huán)水保要求高。受勞工配額限制，勞動(dòng)力緊缺、用工成本高。

本項(xiàng)目采用一種新型的墩頂支撐系統(tǒng)，進(jìn)行蓋梁中心節(jié)段現(xiàn)澆施工。支撐系統(tǒng)包含兩個(gè)對(duì)稱的托架，在兩個(gè)托架間采用Φ26.5 mm的張拉筋，使托架環(huán)形抱緊墩柱。澆筑橋墩時(shí)，在墩柱頂部預(yù)留4個(gè)尺寸為300 mm×300 mm×350 mm（深度）的方形凹槽。施工時(shí)無(wú)須在橋下現(xiàn)場(chǎng)搭建支架，將支架系統(tǒng)部件在地面上組裝好后，整體吊起放置在橋墩頂部四個(gè)凹槽中。

3.1 支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)《鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的結(jié)構(gòu)應(yīng)用第1部分：設(shè)計(jì)實(shí)施規(guī)范-軋制和焊接型材》（BS5950：Part1：2000）。托架主體鋼結(jié)構(gòu)采用軋制型材，滿足英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)鋼的熱軋產(chǎn)品-非合金結(jié)構(gòu)鋼的交貨技術(shù)條件》（BSEN 10025-2：2004）[2]。

（1）支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)荷載。

支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)荷載主要包括模板、支架的自重；新澆筑混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋等圬工結(jié)構(gòu)物的自重；施工人員及施工設(shè)備、施工材料等荷載；振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的震動(dòng)荷載；其他可能產(chǎn)生的荷載，如風(fēng)荷載等。

（2）支架檢算設(shè)計(jì)。

支架系統(tǒng)垂直方向的荷載作用于墩頂?shù)乃膫€(gè)凹槽處，墩頂凹槽處所承受的最大壓力為支架的設(shè)計(jì)荷載，荷載分配及荷載計(jì)算：

式中：K1——?jiǎng)虞d系數(shù)，取值1.15；SDl——支架上部所承受的靜態(tài)荷載（kN）；P——墩頂凹槽處所承受的最大壓力（kN）；γf3——局部荷載極限狀態(tài)系數(shù)，取1.1；NB——支架自重所產(chǎn)生的荷載（kN）。

（3）M1彎矩驗(yàn)算。

根據(jù)支架結(jié)構(gòu)形式及所承受的荷載，計(jì)算支架各截面的受力情況，特別是彎矩、剪力和擾度值，確保在極限荷載狀態(tài)下，支架各截面所受的作用力不超過(guò)支架結(jié)構(gòu)的最大容許值。

支架主要結(jié)構(gòu)受力如圖1所示。

圖1 支架主要結(jié)構(gòu)受力

計(jì)算時(shí)應(yīng)充分考慮支架構(gòu)件在最不利情況下的受力情況。

①M(fèi)1構(gòu)件最不利情況下的彎矩值（設(shè)計(jì)彎矩）：

式中：Med——構(gòu)最不利情況下構(gòu)件承受彎矩（kN·m）；K2——整體組合荷載系數(shù)，取值1.4；PA——最不利情況下構(gòu)件所受作用力（kN）；L——構(gòu)件長(zhǎng)度即力臂（m）。

②M1構(gòu)件最大容許彎矩值：

式中：Mmax——構(gòu)件最大容許彎矩值（kN·m）；Wy——構(gòu)件的彈性截面模量（mm3）；fy——鋼材的屈服強(qiáng)度（MPa）。

經(jīng)計(jì)算，Med＜Mmax，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）M1剪力驗(yàn)算。

①M(fèi)1構(gòu)件在最不利情況下的剪切力值（設(shè)計(jì)剪力）：

式中：Vurd——構(gòu)件在最不利情況下所承受的剪切力，（kN）；K2——整體組合荷載系數(shù)，取值1.4；PA——最不利情況下構(gòu)件所受的作用力（kN）。

②M1構(gòu)件最大容許剪力值計(jì)算：

式中：Ved——構(gòu)件最大容許的剪力（kN）；fy——鋼材的屈服強(qiáng)度（MPa）；S——M1截面面積（mm2）；Vurd＜Ved，滿足設(shè)計(jì)要求。

（5）M1擾度驗(yàn)算。

M1構(gòu)件在最不利情況下的擾度：

式中：Ymax——最不利情況構(gòu)件擾度（mm）；L——構(gòu)件長(zhǎng)度（mm）；PA——最不利情況構(gòu)件所受作用力（kN）；E——鋼彈性模量（N/mm2）；I——構(gòu)件截面慣性矩（mm4）。

Ymax<構(gòu)件的最大允許擾度值時(shí)，滿足設(shè)計(jì)要求。

同上，依次對(duì)支架主要構(gòu)件的受力情況進(jìn)行檢算，確保其結(jié)構(gòu)受力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 支架系統(tǒng)的安裝與拆卸

支架系統(tǒng)構(gòu)件第一次運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行組裝。托架組裝完成后，使左右兩個(gè)托架之間的寬度大于墩柱寬度5～6 cm，以便將托架整體吊起，安放在墩柱的頂部。吊裝前測(cè)量確認(rèn)方形凹槽的位置和標(biāo)高，確保其滿足托架的安裝要求，需要時(shí)可以放置墊片，使所有凹槽在同一個(gè)標(biāo)高，在凹槽放置6 mm厚的橡皮革墊片。托架安放至預(yù)定位置后，張拉兩根Φ26.5 mm的張拉筋，達(dá)到設(shè)計(jì)張拉強(qiáng)度，使托架環(huán)形抱緊墩柱[3]。

支架拆卸時(shí)，將一側(cè)托架預(yù)先吊掛在吊車吊鉤下，采用吊裝帶將另一側(cè)托架臨時(shí)與墩柱綁在一起，松開左右兩個(gè)托架間的張拉筋，使用吊車移除第一個(gè)托架。將另一側(cè)托架預(yù)先吊掛在吊車吊鉤下，松開吊裝帶，移除第二個(gè)托架。

4 新型支架系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）同時(shí)設(shè)計(jì)支架和模板系統(tǒng)，采用液壓系統(tǒng)或調(diào)節(jié)螺桿支撐調(diào)節(jié)模板，結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單、材料消耗少、自重輕、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高，在荷載作用下支架變形小，可承受的荷載大。

（2）在海外工程施工項(xiàng)目中，勞動(dòng)力資源緊缺、功效低、用工成本增高等，對(duì)建筑工程施工機(jī)械化提出更高的要求，采用本方案提高項(xiàng)目機(jī)械化水平。

（3）支架吊裝工作量小，省去傳統(tǒng)支架現(xiàn)場(chǎng)搭建時(shí)的反復(fù)安裝、拆卸，節(jié)省了大量人力和機(jī)械臺(tái)班，施工進(jìn)度快、效率高，經(jīng)濟(jì)效益好。

（4）不占用過(guò)多的土地和地面空間，節(jié)省施工用地。

（5）施工簡(jiǎn)單，減少大量人工高空作業(yè)，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，更有利于文明施工管理，提高工程質(zhì)量及精度要求。

（6）在其他項(xiàng)目施工應(yīng)用中，根據(jù)蓋梁懸挑長(zhǎng)度和荷載要求，通過(guò)增加外部約束條件等方式進(jìn)一步優(yōu)化，提高支架的穩(wěn)定性和承載能力。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷提高，應(yīng)在工程實(shí)踐中通過(guò)不斷創(chuàng)新，使工程施工更快速、經(jīng)濟(jì)、安全進(jìn)行，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)創(chuàng)造良好的社會(huì)口碑，提升其自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。