蝶形可調式支架系統在蓋梁施工中的應用

姚 笛，張 靜

（中交二航局第二工程有限公司重慶400042）

蝶形可調式支架系統在蓋梁施工中的應用

姚 笛，張 靜

（中交二航局第二工程有限公司重慶400042）

結合斯里蘭卡科倫坡外環高速公路工程高架橋下部結構蓋梁施工，從支架設計、安裝使用等方面總結出一套安全可靠、安拆方便的蓋梁支架系統，對以后同類型橋梁施工工藝可起到借鑒作用。

蓋梁；蝶形；可調式；支架；施工

1 工程概況

斯里蘭卡科倫坡外環高速公路工程高架橋全長3255m，跨徑組成為93x35m。高架橋位于沼澤地帶，基礎采用群樁承臺基礎，下部結構設計為板式墩，上部結構為預制I梁形式，先簡支后連續。高架橋共計92個橋墩，墩身高度普遍在3.8m～6.3m，蓋梁高度為2.5m，寬度2m，懸挑4.2m，懸挑梁與墩身夾角為110°～115°，墩頂橫坡為±2.5%～±6%。

橋墩及蓋梁為實心墩，蓋梁為鋼筋混凝土結構，無橫向預應力，蓋梁采用支架現澆方式施工。但高架橋位于沼澤地帶，地基承載力極差，地下水位較高，采用滿堂支架施工對軟地基處理的過程非常復雜，為提高施工效率、降低軟基處理的成本，迫切要求尋找一種新型支架以代替傳統支架形式，確保蓋梁施工質量、安全和施工進度(如圖1)。

圖1 高架橋下部結構圖

2 蝶形可調式支架設計

2.1 現場條件

高架橋下部結構承臺及墩身部分施工完成后，基坑回填無法借助碾壓設備進行壓實處理，地基無法提供足夠的承載力，但承臺長度為16m，墩身寬度為13.7m，墩身外側尚有1.15m富裕寬度。根據設計特點，可借用承臺外露部分作為支架基礎。

2.2 設計理念

由于承臺外露部分僅1.15m，而蓋梁懸挑部分長4.2m，支架不能豎直布置，因此支架僅能按倒三角進行布置，受力原理如龍門吊剛性腿設計，設計成蝶形可調式支架，以適應墩身高度及蓋梁夾角變化，滿足蓋梁施工需要。如圖2所示。

圖2 蝶形支架的演變

2.3 蝶形可調式支架系統設計

蝶形可調式支架系統主要由三角主桁、次梁、橫聯、錨梁、對拉桿及伸縮腿六部分組成。單側支架三片主桁由次梁和聯系梁連為整體，主桁主立柱與伸縮腿用銷子連接。左右兩側支架用對拉桿連接。蓋梁懸挑部分荷載及模板等施工荷載通過次梁上頂撐螺桿傳遞至次梁，再由次梁傳遞至三角主桁，主桁主立柱將上部荷載傳遞至伸縮腿，最后由伸縮腿將豎向荷載傳遞至承臺基礎。由于支架上荷載為偏心荷載，三角桁架在受力狀態下將繞支點轉動，因此設置對拉桿平衡水平力(如圖3)。

圖3 蝶形可調式支架系統構造圖

2.4 構件詳細設計

2.4.1 次梁設計

次梁上安裝的頂撐螺桿將蓋梁荷載傳遞給次梁，選用[16槽鋼制作次梁，蓋梁懸挑部分與墩身夾角大部分為110°，因此，主桁上弦桿與主立柱夾角設計為110°，但尚有部分蓋梁懸挑部分與墩身夾角在110°～115°之間變化，為使該支架滿足整個高架橋蓋梁施工需要，故在次梁上設計可調式頂撐螺桿，以調整蓋梁底模與主桁上弦桿的夾角，補償5°調整夾角(如圖4)。

圖4 補償角調整示意圖

2.4.2 主桁設計

支架模型通過M IDAS軟件進行計算可知，選用[20槽鋼焊接制作主桁構件，完全滿足設計受力的要求。

2.4.3 桁架主立柱及伸縮腿設計

桁架主立柱及伸縮腿為該支架傳遞豎向荷載的主要受力構件，為滿足高架橋92個橋墩不同高度的需要，立柱設計為可伸縮形式，設計原理采用汽車吊起重臂。統計高架橋橋墩高度，其各個橋墩高差均為10cm的倍數，因此在伸縮腿上鉆制等間距的銷孔，根據不同的橋墩高度選擇不同的孔位，用銷子將桁架主立柱與伸縮腿進行固定連接。根據型鋼截面尺寸，選用2根[20槽鋼材料將其組合焊接成箱型截面作為桁架主立柱，同樣選用2根[16槽鋼材料組合焊接成箱型截面作為伸縮腿，組焊完成后的伸縮腿外形尺寸剛好可以置于桁架主立柱內（如圖5）。

圖5 型鋼截面圖

由于立柱軸力較大，而槽鋼腹板板厚普遍較薄，為防止銷孔處因局部應力較大造成變形損壞，在桁架主立柱外側和伸縮腿內側加焊加強板，以增大與銷子的接觸面積，降低局部受壓應力。同時連接銷子主要受剪切力作用，且該部件為整個支架系統的關鍵，因此連接銷子選用40Cr材質，直徑Φ=50mm的抗剪銷。

高架橋各個橋墩高差均為10cm的倍數，理論上講伸縮腿銷孔間距按10cm布置即能滿足支架高度調整的需要，但由于采用直徑Φ=50mm的連接銷子，銷孔直徑為52mm，因此銷孔間凈孔邊距僅48mm，考慮銷孔周圍局部應力水平較高，容易造成孔邊距剪切破壞，同時，栓孔太密，對構件截面削弱太多，將大大降低構件剛度。對此，在設計栓孔位置時采用了孔距差值法這一巧妙的作法。具體作法為伸縮腿銷孔間距采用20cm，桁架主立柱上的銷孔間距采用30cm，每次只安裝一顆連接銷，若高差調節量為10cm奇數倍，可在桁架主立柱上兩銷孔間調換連接銷位置，若高差調節量為10cm偶數倍，則直接換用伸縮腿上的銷孔即可(如圖6)。

圖6 高差奇偶數倍銷孔調換圖

2.4.4 錨固系統設計

錨固系統由對拉桿和錨梁兩部分組成。對拉桿是支架必不可少的構件，用以平衡支架在承受蓋梁荷載時的轉動矩，對支架撓度控制起關鍵作用，要求在受力狀態下不得有較大伸長量，因此采用直徑Φ25mm精軋螺紋鋼非常合適。

3 支架系統制作關鍵

支架系統加工制作的關鍵在于桁架主立柱及伸縮腿制作，由于采用兩根槽鋼組焊成箱型斷面，同時需在型鋼腹板位置焊接加強板，該組焊工作極易造成焊接變形，影響構件受力效果。因此，箱型支腿組焊必須在工裝臺上進行焊接，采用適當的焊接工藝，減少構件變形。焊接完成后檢查構件變形量，對變形位置進行調直處理。為保證銷孔同心率，桁架主立柱及伸縮腿上的銷孔必須在組焊工作完成后進行，銷孔采用鏜床鉆制而成。

4 蝶形可調式支架使用

4.1 支架系統使用

根據墩身高度，選擇適當的銷孔位置，將伸縮腿與桁架主立柱連接成整體。用吊車先安裝一側支架，并用手拉葫蘆先將支架臨時固定在墩身預留鋼筋上，待另一側支架安裝完成后，立即安裝對拉桿，靠對拉桿平衡支架轉動矩。安裝蓋梁底模，底模放置在次梁頂撐螺桿上，調節底模高度及角度。蓋梁混凝土強度到達設計要求后，擰松頂撐螺桿，使蓋梁底模與混凝土分離，再按安裝的逆序整體拆除支架系統。

4.2 支架系統檢查要點

支架安裝完成后，對主要受力點進行檢查，以保證支架使用安全。

（1）支架伸縮腿底部與承臺頂面間不得有雜物，接觸密實，若出現空隙，必須用薄鋼板加以塞墊，以保證支腿受力均勻。

（2）伸縮腿主要受豎向荷載，與桁架主立柱連接方式為鉸接，不能承受彎矩，因此，安裝時必須保證伸縮腿垂直度。同時，桁架將以連接銷作為轉點，因此要求桁架主立柱與墩身支架塞墊密實。

（3）對拉桿接長采用精軋螺紋鋼連接器，為保證連接有效，兩個根精軋螺紋鋼與連接器連接長度應各占1/2連接器長度。

（4）支架高度調整原則為10cm以上高差調整采用伸縮腿調節，10cm以內高差調整采用頂撐螺桿調節。頂撐螺桿支撐于蓋梁底模背帶上，要求逐個檢查頂撐螺桿是否頂緊。

（5）連接銷和對拉桿為整個支架系統的關鍵，使用前必須對其進行仔細檢查，絕對不能用電焊焊接，一旦發現需立即更換。

5 結語

蝶形可調式支架系統在斯里蘭卡科倫坡外環高速工程施工中得以成功應用，大大簡化了軟基區域支架基礎和支架搭設過程，使用方便，結構安全可靠，有效保證了高架橋蓋梁施工的質量和施工進度，取得良好的經濟效益，為以后同類型橋梁施工積累了經驗，以供借鑒。

責任編輯：李 紅

App lication of Butterfly Shaped Ad justable Stent System in Capping Beam Construction

With ground on the capping beam construction experienceof GreaterColombo Urban TransportDevelopmentProject(OCH),this paperanalyzes the capping beam constructionmethod,summarizes a setof capping beam stent systems,safe,reliable and convenient to install and dismantle, from stentsdesign,installation,application and other aspects to offer some references for futurebridge construction.

s:capping beam,butterfly shaped,adjustable,stents,constructio

TU744

A

1671-9107（2012）05-0021-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.05.021

2012-03-07

姚笛（1983-），男，重慶人，本科，工程師，研究方向為施工新工藝開發與研究。

張靜（1976-），男，重慶人，本科，工程師，研究方向為熱帶雨林沼澤地區施工安全。