大體積蓋梁的型鋼托架法施工

上海浦東路橋建設股份有限公司 上海 201210

1 工程概況

上海嘉閔高架路及地面道路橋梁工程上跨既有鐵路南翔編組站，橋梁范圍南起隴南路，北至金昌路，總長521.549 m，從南往北上跨滬昆線、京滬線和滬寧城際鐵路等20股鐵路線。施工內容主要包括主線高架橋梁和地面橋梁上部、下部結構，橋面系及橋梁附屬設施，上部結構為大跨度預應力簡支T梁。

工程全部主線高架橋蓋梁及部分地面橋蓋梁采用立柱預埋鋼銷棒的型鋼托架法施工，蓋梁均為大體積懸挑式預應力蓋梁，型鋼托架設計以最大蓋梁11#墩為對象，其外包尺寸為：25.148 m×3.500 m×4.000 m，混凝土理論方量304 m3，混凝土恒定荷載為7 600 kN。

2 施工重難點

該工程3幅橋橫斷面呈“品”字形布置，均為上跨20股鐵路線后的跳水臺形式，端點未落地，且3幅橋投影面寬50 m，主線橋蓋梁高約30 m。主線高架蓋梁投影下方為地面橋橋面和地面橋間隙（7.50 m），蓋梁懸挑段約17 m寬度在兩側地面橋上，如果在地面橋上搭設承重支架，則將會對地面橋梁體產生不利影響，且阻礙后續橋面系的施工，故設計采用預留銷棒的型鋼托架形式施工主線橋蓋梁，如圖1所示。

型鋼托架長27.60 m，質量約50 t，須以兩側地面橋橋面作操作平臺，先將托架分片吊上地面橋，并吊裝1臺750 kN汽車吊到地面橋橋面上用來安裝托架桁片，二次倒運、托架拼裝是本方案施工的難點；其中鋼銷棒長度及質量也較大，安裝的定位主要由人工來微調，也是托架法施工蓋梁的難點[1,2]。

圖1 主線高架橋蓋梁托架立面及側面示意

3 大體積蓋梁施工方案確定

在立柱上預留好φ150 mm特種鋼銷棒孔洞，銷棒安裝好后在其兩側牛腿上各安裝1片型鋼桁架托架，2片型鋼托架采用對拉螺桿多點橫向連接為整體后，在其上布置28a#工字鋼小縱梁，然后在托架系統上搭設施工平臺及蓋梁模板系統。托架安裝采用750 kN汽車吊吊裝安裝到位，按規范預壓合格后進行蓋梁施工。

型鋼托架分為5個系統：銷棒支撐系統、型鋼主桁架受力系統、桁架片對拉穩固系統、型鋼縱梁分配系統及蓋梁底模系統。

4 型鋼托架驗算

蓋梁（11#墩）長25.15 m，寬3.50 m，高4.00 m，混凝土自身質量760 t，托架自身質量35 t，底模和側模總質量80 t，荷載均勻分配。利用SPA2000結構分析設計軟件對立柱φ150 mm銷棒、托架各縱橫梁型鋼進行受力分析驗算，結果表明該型鋼桁架的強度、剛度和穩定性均能滿足要求。

構件最大允許變形量為l/400=69 mm，計算托架的最大理論變形為35.40 mm，但在實際混凝土澆筑過程中的變形應該會小于該值。在混凝土澆筑前對托架進行預壓，以掌握托架的強度和剛度，并測定托架的彈性變形。實際測定最大變形量均值為27 mm，以之指導托架設置預留拱度。

經理論計算及預壓后可知，托架在上部混凝土梁澆筑過程中能夠滿足強度和剛度的要求[3-6]。

5 型鋼托架施工

5.1 施工順序

立柱預留孔設置→銷棒、牛腿安裝→主桁架片吊裝→對拉穩固→縱梁安裝→蓋梁底模系統安裝→托架預壓→蓋梁施工→托架拆除

5.2 立柱預留孔設置及銷棒牛腿安裝

在每根立柱內預留2個內徑160 mm的孔洞（共計4個），預留孔中心按立柱中心左右對稱設置，橫向中心距600 mm，豎向中心距蓋梁底3 995 mm，預留孔套管采用φ160 mm鋼套管， 控制2根鋼套管的水平度、間距及位置，沿套管縱向每50 cm設置1道定位鋼筋，并在底面設置加強鋼筋網片，立柱混凝土澆筑時加強周邊振搗（不得碰觸套管，以免造成偏位），套管端部采用膠布纏繞封口。

立柱澆筑完成拆模后，立柱腳手架拆到預留孔高度，工人在腳手架上將套管沖洗干凈后，配合位于地面橋橋面上的750 kN汽車吊機。吊機兩點吊裝銷棒呈水平狀，工人在一端牽繩牽引入預留孔。依次在4個預留孔內插入4根φ150 mm的40鉻特種圓鋼銷棒，安裝前銷棒兩端加工標準絲牙并配備好螺帽。

安裝兩端的鋼牛腿和置于其上的鋼墊板，鋼牛腿尺寸為950 mm×350 mm×600 mm，鋼板墊尺寸為450 mm×350 mm×12 mm，鋼銷棒安裝好后用特制扳手用φ130 mm螺帽將銷棒和牛腿擰緊，并調整牛腿間距和水平，鋼墊板設置在牛腿上方。

5.3 主桁架片安裝

主桁架設置在銷棒兩側的牛腿上，共2片，每片2層，呈倒T形，上橫梁最長27.60 m，凈高5.10 m，上橫梁為900 mm×300 mm的H型鋼，中橫梁為450 mm×300 mm的H型鋼，下橫梁為600 mm×200 mm的H型鋼，腹桿采用為400 mm×200 mm的H型鋼，桁架片各桿件節點之間采用焊接，桿件節點和支承處加焊鋼勁板。采用人工配合1臺750 kN汽車吊拼裝。

托架主桁架共分4片運輸、吊裝，上2片長13.800 m，下2片長10.405 m，待鋼銷棒和牛腿支座安裝完成后即進行桁架安裝。先采用750 kN吊機在東側地面橋橋面拼裝4片桁架，再吊裝至立柱一側牛腿上安裝到位。另一側桁架采用相同方法先在地面橋上拼裝后吊裝至立柱牛腿上。吊裝時嚴格控制吊機作業半徑，按要求做好防護工作。在立柱內側搭設2 m×5 m上下梯道，作為托架吊裝及安裝時的人員上下通道。

5.4 主桁架片對拉

兩側主桁架片安裝好后，在2片主桁架縱橋向之間設置φ32 mm對拉圓鋼和φ48 mm對撐鋼管，在橫梁預留孔上對拉，共計24道，并在下橫梁與立柱間安裝4個鋼牛腿限位，確保主桁架的整體穩定。

5.5 小縱梁安裝

托架頂部布設56根長7.50 m的280 mm×125 mm的H型鋼小縱梁，間距400 mm均布，小縱梁與上橫梁間點焊連接。安裝好后在兩端設置鋼管圍欄，留置2 m長度作為操作平臺。在小橫梁頂部滿鋪竹膠板，防止高空墜落。既有線及建筑物側設置竹籬笆硬隔離（圖2）。

圖2 型鋼托架安裝完成

5.6 蓋梁底模系統安裝

蓋梁底模斜坡段采用型鋼三角桁架結構，型鋼三角桁架在橋面加工完成后分片吊裝上托架頂，底模采用厚10 mm鋼模板，立柱間水平段底模采用普通100 mm×100 mm木方上鋪設厚18 mm竹膠板（圖3）。

圖3 蓋梁底模系統

5.7 托架預壓

為了確保蓋梁施工的安全、可靠，對牛腿處的受力情況進行現場試驗，通過加載試驗，驗證其受力性能，同時通過試驗結果，檢驗銷棒的剛度和抗剪強度以及銷孔處混凝土的抗剪能力。

根據現場施工條件，采用混凝土預制塊加鋼筋作為預壓荷載。預壓荷載不應小于托架承受的混凝土結構恒載與蓋梁側模板質量之和的1.10倍，約700 t（扣除立柱頂端部分混凝土質量）。預壓完成并卸載后即可進行后續蓋梁施工。

5.8 蓋梁施工

鋼筋施工→預應力筋施工→模板施工→混凝土施工→預應力張拉及錨固→壓漿及封錨[7-9]

5.9 托架拆除

托架的拆除順序按照安裝的反向進行，同樣需人工配合750 kN汽車吊完成，先拆除蓋梁底模系統，然后拆除托架頂部縱梁，再分片拆除主桁架，最后拆除銷棒和牛腿（圖4、圖5）。

圖4 型鋼托架拆除

圖5 托架拆除后蓋梁

5.10 立柱預留孔修復

托架拆除后對立柱上的預留孔進行及時修復，用微膨脹水泥漿封堵，并將表面修飾美觀。

6 結語

型鋼托架具有結構簡單、安拆便捷、載荷質量大、重復利用率高、安全性高、經濟性強、可縮短工期等特點，通過現場對型鋼托架施工的過程和結果來看，證明了它具有這些特點。對于今后類似的工程，可結合現場的實際情況，靈活設計運用型鋼托架，也可借鑒和參考此種施工方法。