匝道橋超長(zhǎng)貝雷架在高支模架中的應(yīng)用

嚴(yán)忠勇YAN Zhong-yong

（四川省第十五建筑有限公司，南充 637000）

1 工程概況和特點(diǎn)

某市城區(qū)路匝道橋工程項(xiàng)目起點(diǎn)順接陳壽路，下行與桂花路平交，橋梁跨徑布置為（26.5+35.5+31）m+（4×30）m，全長(zhǎng)218.5m；橋梁上部構(gòu)造：本橋孔跨布置為：（26.5m+35.5m+31m）+（4×30）m 兩聯(lián)單箱單室預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。主梁縱向按部分預(yù)應(yīng)力混凝土A 類構(gòu)件設(shè)計(jì)，橫梁按普通鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)。上部箱梁采用單箱單室截面，混凝土箱梁頂板寬為9m，底板寬5m，懸臂寬2.0m，第一聯(lián)箱梁梁高1.9m，第二聯(lián)箱梁梁高1.7m。箱梁頂板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚50cm，為增強(qiáng)支點(diǎn)處抗剪能力在支承附近腹板由50cm 加寬至80cm。

2 方案選擇

由于0——1 號(hào)橋臺(tái)處于高邊陡坡處，無(wú)法搭設(shè)落地式支撐架，經(jīng)分析研究比較并結(jié)合模板工程工藝水平、設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)條件，決定采用盤扣式鋼管架作為本模板工程的支撐體系（0 號(hào)橋臺(tái)與1 號(hào)墩之間采用鋼管柱和貝雷架作為縱向承重梁體系，貝雷架跨度21m），加鋼立柱作為承力構(gòu)件，其他地方采用盤扣式支撐架的施工方案。

3 支承體系簡(jiǎn)介

①支承體系主要由鋼管立柱（包含柱間支撐系統(tǒng)）、加強(qiáng)型貝雷架、橫向轉(zhuǎn)換工字梁、橋面橫向次梁組成。具體規(guī)格參數(shù)如表1。

表1 支承體系構(gòu)件概況

加強(qiáng)型貝雷架主要通過(guò)增加加強(qiáng)弦桿的方式，提高貝雷架桁架上下弦桿強(qiáng)度與剛度，最終達(dá)到增強(qiáng)桁架強(qiáng)度與剛度以提高桁架承載能力的目的。加強(qiáng)型貝雷架結(jié)構(gòu)構(gòu)件組成如表2。

表2 加強(qiáng)型貝雷架概況

②有限元建模分析。采用空間鋼結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件3D3S V14.0 建立本工程整體計(jì)算模型。主要對(duì)支承結(jié)構(gòu)體系在使用過(guò)程中的承載能力進(jìn)行技術(shù)評(píng)估，本次分析驗(yàn)算主要考察結(jié)構(gòu)在恒荷載、施工活荷載、風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力及變形是否滿足相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。因?yàn)槭┕るA段，故荷載組合考慮為1.0D+1.4L+1.2W。圖1 為支承結(jié)構(gòu)體系計(jì)算模型。

表3 恒活荷載取值

經(jīng)模型變形分析結(jié)果，結(jié)構(gòu)豎向跨中撓度為71mm，約為跨度的3.4/1000，結(jié)構(gòu)縱向水平變形約為9mm，結(jié)構(gòu)橫向水平變形約為4.5mm；結(jié)構(gòu)內(nèi)力驗(yàn)算結(jié)果為結(jié)構(gòu)豎向施工荷載作用下貝雷架結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力未超過(guò)構(gòu)件容許承載能力。如圖1 所示。

圖1 貝雷架支承體系計(jì)算模型

4 主要施工要點(diǎn)

①高支撐架正式搭設(shè)前，應(yīng)按住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部和省、市關(guān)于危大工程安全管理的有關(guān)規(guī)定編制高支模安全專項(xiàng)施工方案并經(jīng)專家論證通過(guò)，由企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人、總監(jiān)理工程師、建設(shè)單位項(xiàng)目負(fù)責(zé)人審批同意后實(shí)施。

②高支模架搭設(shè)前，公司技術(shù)負(fù)責(zé)人或授權(quán)的技術(shù)人員應(yīng)向項(xiàng)目全體管理人員進(jìn)行安全技術(shù)和專項(xiàng)方案交底（一級(jí)交底），方案編制人員應(yīng)向管理人員進(jìn)行專項(xiàng)安全技術(shù)交底（二級(jí)交底），施工人員應(yīng)向全體參加施工的作業(yè)人員進(jìn)行專項(xiàng)安全技術(shù)交底和施工技術(shù)交底（三級(jí)交底）。

③腳手架安裝與拆除人員必須經(jīng)考核合格并持證上崗，架子工必須戴好安全帽、系好安全帶、穿防滑鞋。用于高支撐架的各種原材料、構(gòu)配件應(yīng)有合格證并現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證抽樣送檢檢測(cè)合格才能用于工程中。

④貝雷架應(yīng)用50*50 角鋼橫向用螺栓固定牢固形成整體，間距為2000mm。貝雷架上的盤扣式支撐架最大起拱量應(yīng)80mm。

⑤豎向結(jié)構(gòu)（柱）與水平結(jié)構(gòu)分開(kāi)澆筑，以便利用其與支撐架體連接，形成可靠整體；

澆筑時(shí)按梁中間向兩端對(duì)稱推進(jìn)澆搗，由標(biāo)高低的地方向標(biāo)高高的地方推進(jìn)。事先根據(jù)澆搗砼的時(shí)間間隔和砼供應(yīng)情況設(shè)計(jì)施工縫的留設(shè)位置。

砼澆筑中應(yīng)先澆筑里面的砼，然后由內(nèi)至外澆筑，嚴(yán)格控制砼的梁板上堆料高度，梁上堆料高度不超過(guò)300mm，板上堆料高度不超過(guò)150mm。砼澆筑前輸送管線的布置方式符合方案要求，澆筑過(guò)程中堅(jiān)決避免堆載過(guò)大現(xiàn)象，要設(shè)專人對(duì)支撐架的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

⑥支撐架搭設(shè)完成后應(yīng)由施工單位組織，經(jīng)方案編制人、項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人或授權(quán)的技術(shù)人員和總監(jiān)理工程師共同驗(yàn)收合格后才能進(jìn)行下道工序。

⑦架體主要構(gòu)造措施：為了滿足高寬比要求及防止架發(fā)生傾覆事故，搭設(shè)過(guò)程中要采取臨時(shí)固定措施，連墻件為抱柱連接，按水平間距按兩步三跨進(jìn)行設(shè)置。豎向剪刀撐和水平剪刀撐設(shè)置為加強(qiáng)型。水平剪刀撐共設(shè)置兩道，分別在豎向剪刀撐的交點(diǎn)平面處、掃地桿處，剪刀撐寬度為4m，豎向剪刀撐設(shè)置在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每隔4 跨且不大于5m，由底至頂連續(xù)設(shè)置。豎向剪刀撐斜桿與地面的傾角應(yīng)為45-60 度，豎向斜桿滿布設(shè)置，沿高度每隔4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)步距設(shè)置水平斜桿，應(yīng)在立柱周全外側(cè)和中間有結(jié)構(gòu)墩柱的部位，豎向間距按步距每步與每個(gè)墩柱設(shè)置一個(gè)固結(jié)點(diǎn)；用抱柱的方式連墻件（如圖2），以提高整體穩(wěn)定性和提高抵抗側(cè)向變形的能力。蓋梁與箱梁體系之間的連接，用4m 長(zhǎng)鋼管在每步水平系桿處連接，每邊不小于兩跨。

圖2 連墻件

⑧支架預(yù)壓。

1）支架預(yù)壓前檢查內(nèi)容。

支架在搭設(shè)完畢、檢查驗(yàn)收合格后開(kāi)始預(yù)壓。

2）預(yù)壓方式及設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載大小。

擬用砂袋堆載的方式全支架預(yù)壓。為防止雨季砂袋吸水，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備一定數(shù)量的薄膜予以覆蓋。

根據(jù)《鋼管滿堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T194-2009），支架設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載應(yīng)不小于支架承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與模板重量之和的1.1 倍。即按箱梁自重與施工荷載累加后的1.1 倍進(jìn)行分級(jí)加載預(yù)壓以取得基本數(shù)據(jù)，根據(jù)壓載數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)拱度進(jìn)行立模標(biāo)高設(shè)置。

3）預(yù)壓流程。

按設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載的30%，60%，80%，100%分4 級(jí)預(yù)壓，每級(jí)預(yù)壓完成后12 小時(shí)觀察其變形情況。

4）觀測(cè)方法及觀測(cè)記錄內(nèi)容。

采用水準(zhǔn)儀配合塔尺觀測(cè)，在臨近堅(jiān)硬地表上設(shè)置好后視高程點(diǎn)（絕對(duì)高程值不變），通過(guò)水準(zhǔn)儀觀測(cè)待測(cè)點(diǎn)與后視點(diǎn)之間的高差值，從而測(cè)出各測(cè)點(diǎn)的沉降值。

觀測(cè)精度控制在2mm 以內(nèi)。

每斷面測(cè)點(diǎn)的測(cè)量原始數(shù)據(jù)記錄與原始數(shù)據(jù)記錄表；根據(jù)原始記錄表，將原始數(shù)據(jù)匯總到成果匯總表。

5）觀測(cè)點(diǎn)布置。

堆碼砂袋前在底模上及與其相對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)上設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置方式為：每跨縱向在距墩柱50cm 點(diǎn)、1/4梁、跨中和3/4 梁跨處設(shè)置5 個(gè)觀測(cè)斷面，每個(gè)斷面在翼緣板中部、腹板處、標(biāo)準(zhǔn)頂?shù)装逄幘O(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，為便于觀測(cè)，模板底觀測(cè)點(diǎn)采用?16 的二級(jí)鋼筋向下引致距地面高1m 位置進(jìn)行觀測(cè)，此外，與底模對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)上也設(shè)置基礎(chǔ)沉降觀測(cè)點(diǎn)，如圖3 所示。

圖3 觀測(cè)點(diǎn)橫向布置示意圖

對(duì)于多箱室截面，除翼緣外，每道腹板及每箱室標(biāo)準(zhǔn)頂?shù)装逄幘O(shè)觀測(cè)點(diǎn)。

6）加載及卸載。

采用砂袋預(yù)壓，每個(gè)砂袋重約1t 左右，采用人工配合小型挖機(jī)進(jìn)行裝袋，平板運(yùn)輸車運(yùn)至預(yù)壓現(xiàn)場(chǎng)，人工配合汽車吊根據(jù)箱梁荷載分布情況，對(duì)稱模擬荷載分布堆載。

加載前，根據(jù)箱梁底板、腹板、隔梁及翼緣板的體積分別計(jì)算出各區(qū)域的加載重量，按照計(jì)算結(jié)果逐級(jí)加載。根據(jù)預(yù)壓荷載分4 級(jí)加載。第1 次加載為預(yù)壓荷載的30%；第2 次加載至預(yù)壓荷載的60%；第3 次加載至預(yù)壓荷載的80%，第4 次加載至預(yù)壓荷載的100%。每級(jí)加載完成后，立即開(kāi)始沉降變形觀測(cè)，之后每12h 觀測(cè)一次支架及基礎(chǔ)的沉降量，如果12h 沉降量小于2mm，說(shuō)明沉降已經(jīng)穩(wěn)定，即可進(jìn)行下級(jí)加載。加載應(yīng)從跨中向梁端、結(jié)構(gòu)中心線向兩側(cè)進(jìn)行均勻布載。加載一跨預(yù)壓荷載為450 噸；本支架每立方米空間所用支架重量為45.3kg/m3。

加載過(guò)程中檢查支架各桿件的受力情況，安排專人逐個(gè)檢查頂托的受力情況，若有個(gè)別頂托未受力，人工通過(guò)調(diào)節(jié)桿調(diào)整，保證支架各頂托受力一致。

全部預(yù)壓荷載施加完后，繼續(xù)沉降觀測(cè)，每間隔24 小時(shí)監(jiān)測(cè)一次，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)滿足規(guī)范要求后方可進(jìn)行支架卸載，預(yù)壓荷載采取一次性，并且對(duì)稱、均衡及同步卸載。

卸載6h 后，監(jiān)測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)高。卸載材料堆放整齊，且堆放高度不能過(guò)高，防止倒塌造成危害。如果砂袋不繼續(xù)使用，及時(shí)清運(yùn)至郫縣棄渣場(chǎng)棄渣，運(yùn)距約32km。

5 結(jié)構(gòu)受力計(jì)算

由于貝雷架及承重橫梁、支撐架受力有、變形和穩(wěn)定性計(jì)算內(nèi)容較多，在此不詳細(xì)計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)算，滿足結(jié)構(gòu)變形及受力和穩(wěn)定性要求。貝雷架鋼立柱驗(yàn)算結(jié)果如表4。

表4 貝雷架鋼立柱驗(yàn)算結(jié)果

鋼管樁單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Quk =鋼管樁承載力為975*0.5=487.5kN，滿足要求。3.14*0.6*1.8*200+0.48*3.144*0.6*0.6*2188=975kN

表5 立柱基礎(chǔ)設(shè)置

6 結(jié)語(yǔ)

該工程于2020 年11 月開(kāi)始進(jìn)行橋梁砼施工，至12月底結(jié)束，架體變形控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，確保了結(jié)構(gòu)質(zhì)量和施工安全，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效果。