淺析高橋墩蓋梁支架施工技術

李兵

摘要： 以中鐵四局路橋公司承建的通江縣璧州大道二期建設工程1#大橋高橋墩蓋梁支架施工為研究對象，通過對貝雷片支架設計、成果驗算、預壓方案、拆除方案及施工方案成果的分析，最終確保蓋梁支架方案的科學性、經濟性、可行性。

Abstract： This paper takes the high bridge pier capping beam bracket construction of the 1# bridge in Bizhou Bridge Ⅱconstruction project constructed by Road & Bridge Engineering Co.， Ltd. of CTCE Group in Tongjiang County as the example. Through analyzing the holder design check calculation of results， preloading scheme， demolishing scheme and construction scheme of beret piece， the scientific， economy and feasibility of the capping beam support scheme is ultimately ensured.

關鍵詞： 高橋墩；貝雷片；支架；驗算；方案

Key words： high pier；beret piece；holder；check calculation；plan

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）06-0122-03

0 引言

隨著科技發(fā)展，支架現(xiàn)澆結構是橋梁結構中較常采用的結構形式。但是城市立交橋由于空間限制，經常出現(xiàn)線路交叉情況，山區(qū)橋梁地形崎嶇不平、地質情況不一，搭設滿堂支架方案可行性很低，對于高橋墩蓋梁，搭設滿堂支架高度大，安全性低，而且材料、人員、投入很大。利用已完成的橋墩為柱，貝雷片為梁搭建貝雷梁柱式支架體系就很經濟、安全、科學的解決高橋墩蓋梁施工問題。

1 工程概況

中鐵四局承建的通江縣璧州大道二期建設工程1#大橋位于通江縣高明新區(qū)山內峽谷處，共27跨，每跨30m，本橋梁共有32個蓋梁，蓋梁頂寬2.5m，底寬1.2m，高2.5m。蓋梁跨度16m（墩中心線間），兩端懸挑長度均為6.2m，寬度2.5m。如圖1所示 。

2 設計方案

2.1 支架設計

全橋高支墩蓋梁采用貝雷梁施工平臺式結構進行承重，在已完成橋墩處做牢固支撐點，中間不設置臨時支墩。采用精軋螺紋鋼+牛腿+砂筒+型鋼+貝雷片+型鋼組合形式承重。澆筑橋墩時預留牛腿安放位置及對應牛腿加固的精軋螺紋鋼孔洞，牛腿自行焊接設計計算，牛腿上設置砂筒，方便拆卸，砂筒上雙40a橫向工字鋼作為貝雷片橫梁，貝雷梁鏈接支撐架采用L 75×75×8mm等邊角鋼，貝雷梁上安裝20槽鋼分配受力，槽鋼鋪設完成后在其上鋪1.5cm厚竹膠板形成蓋梁混凝土澆筑底模平臺。平臺外側設置防護網保證施工安全。如圖2、圖3所示。

2.2 支架計算

蓋梁承重中間跨度13.30m，兩邊懸臂長度4.85m，采用2組貝雷梁承重，單層雙排為一組，每組垂直牢固依靠橋墩，每排10片貝雷片，計算取6號橋墩的支架體系驗算。

2.2.1 荷載分析

①鋼筋混凝土自重取26kN/m3，

蓋梁跨中斷面面積S1=3.52m2

蓋梁端部斷面面積S2=2.32m2

則蓋梁跨中段均布線性荷載為

q1=91.52kN/m（q=S×？酌）

蓋梁懸臂段混凝土荷載為梯形荷載，大小由q1=91.52kN/m漸變至q2=60.32kN/m。

②模板及支架自重荷載。

蓋梁底模采用1.5cm厚竹膠板，竹膠板容重取8kN/m3；

側模采用定型鋼模板，鋼模板取0.6kN/m2（包含加固桿件重量）；

[20a槽鋼22.6kg/m，4.5m/根，共布置80根；

貝雷片取300kg/片（包含銷釘、螺栓、支撐架、防護措施重量），共布置40片。

按平臺滿鋪計算，將模板及支架自重換算為均布線荷載：q3=10.4kN/m。

③活載。

施工人員及機具荷載取1kN/m2；

振搗混凝土產生的荷載取0.5kN/m2；

換算成均布線荷載：q4=1.8kN/m2。

綜上所述，蓋梁施工荷載總值為：

跨中：

q中=1.2（q1+q3）+1.4×q4=124.82kN/m

懸臂段：

q中=1.2（q2+q3）+1.4×q4=87.38kN/m

即：懸挑段荷載為自蓋梁端到懸挑根部由87.38kN/m漸變?yōu)?24.82kN/m的梯形荷載。如圖4所示。

2.2.2 貝雷梁驗算

①貝雷梁結構參數(shù)。

容許內力彎矩為：

雙排單層1576.4kN·m；

容許內力剪力為：

雙排單層490.5kN；

截面抵抗彎矩為：

雙排單層7157.1cm3；

截面慣性矩為：

雙排單層500994.4cm4。

②模擬模型為有多余約束靜定結構通過結構力學計算器求得：

最大彎矩產生在跨中：

Mmax=1563.6kN·m

<[Mmax]=1576.4×2=3152.8kN·m

最大剪力產生在支點上：

Tmax=830.05kN<[Tmax]=490.5×2=981.00kN

最大彎矩及剪力均小于極限允許值，強度滿足要求。

撓度小于允許值，滿足剛度要求。

以上驗算，貝雷梁處于安全狀態(tài)，并且考慮安全系數(shù)。

貝雷梁受到的最大支座反力為1136.8kN，I40工字鋼兩側受到壓力為：N=1136.8÷2=568.4kN

2.2.3 [20a槽鋼受力計算

①型鋼力學性能參數(shù)：極限抗彎應力為215MPa，抗剪切應力為129MPa。

②槽鋼鋪設間距為30cm，按截面荷載重量法分配到總荷載跨度2.5m的槽鋼計算結果分析如下：

混凝土荷載：

q1=3.52×0.3×26÷2.5=10.95kN/m

模板荷載：

q2=（0.12+0.6）×0.3=0.22kN/m

撓度小于允許值，滿足剛度要求。

2.2.4 I40a工字鋼受力計算

I40a工字鋼承受貝雷梁支點荷載，大小等于貝雷梁支點反力。貝雷梁支點反力總值由工字鋼上兩點分擔，則單點集中荷載值568.4kN。受力如圖6所示。

雙I40a工字鋼最大彎矩為：

Mmax=F×l=568.4×0.68=386.51kN·m

最大彎曲應力：

抗彎、剪切應力均小于極限允許應力，滿足強度要求。

2.2.5 牛腿焊縫抗剪計算

①焊縫高度10mm，考慮現(xiàn)場焊接質量，按照9mm驗算，牛腿焊縫總長度l=250×2+400×4=2100mm

焊縫承受剪應力：

剪切應力小于極限允許應力，滿足強度要求。

②精軋螺紋鋼驗算。

牛腿上鋼板受力后，牛腿側鋼板有繞鋼板下緣轉動的趨勢，可視精軋螺紋鋼為純受拉狀態(tài)。最大拉力考慮為支點反力值為568.4KN，φ32經軋螺紋鋼抗拉極限強度[σ]=1080MPa。

受拉應力小于極限允許應力，滿足要求。

3 施工工藝

3.1 牛腿制作與安裝。

橋墩施工時，提前測量預埋牛腿安裝位置，并在各牛腿安裝位置預埋一塊孔徑及孔距與牛腿底座鋼板一致的鋼板預埋件。預埋件采用1cm厚Q235鋼板，鋼板背面等間距貼焊3道φ20“U”型鋼筋。

采用雙面焊接并保證焊縫飽滿，符合規(guī)范要求。鋼筋錨入墩身混凝土內，每個墩柱預埋4塊鋼板。墩身混凝土澆筑前采用φ40mmPVC管預留孔洞，PVC管兩端用膠帶封閉以防止混凝土進入管內，PVC管安裝時應對應墩身兩側預埋鋼板的孔眼位置。鋼板內嵌入墩柱混凝土內3cm，蓋梁施工完成后，澆筑3cm細石混凝土將鋼板覆蓋。

牛腿采用2cm厚Q235鋼板焊接加工，孔眼直徑40mm，眼距140mm。

蓋梁施工各墩柱上共設置4個牛腿，每個墩身（橫橋向）兩側各設2個。蓋梁施工前，打通墩身預埋孔洞并穿入φ32mm精軋螺紋鋼，再對應孔眼位置安裝牛腿，通過擰緊精軋螺紋鋼螺帽將牛腿固定。

3.2 貝雷梁安裝

牛腿安裝完成后，在牛腿頂面放置預先壓制好的砂筒（砂筒高度15cm），砂筒安裝前在牛腿上用鋼筋焊接固定砂筒套圈（原則不要影響卸載），砂筒直接放入固定防止位移。再在墩身各側砂筒頂橫橋向安放1組加肋的雙I40a工字鋼，工字鋼長度4m，安裝時注意調整工字鋼位置，保證兩端懸挑長度相等。同一墩柱各側一組工字鋼與墩身密貼，并在懸出墩身混凝土位置工字鋼兩端腹板上打孔穿φ25mm精軋螺紋鋼，將兩根工字鋼鎖定在墩身混凝土上。為防止安放及拆除貝雷梁時不同步而發(fā)生工字鋼偏載傾覆，采用2噸手拉葫蘆向下拉連接在墩柱上。

橫向工字鋼安裝固定好后在其上鋪設貝雷梁，墩身前后各設置2排，每排貝雷梁由10片貝雷片組成（總長度30m）。

貝雷梁安裝時，先在地面拼裝完成，采用2臺吊車平穩(wěn)地吊裝在墩身一側橫向工字鋼上，安放時必須保證對稱準確并用2噸手拉葫蘆做臨時固定處理，然后再對稱安裝墩身另一側貝雷梁。

蓋梁支架貝雷梁跨中貝雷梁采用L 75×75×8mm等邊角鋼焊接成支撐架（角鋼支撐架加工結構同原貝雷梁支撐架結構），通過支撐架對兩側貝雷梁進行加固，防止扭曲，增強支架貝雷梁的結構剛度穩(wěn)定性。角鋼支撐架在貝雷梁長度方向上每片貝雷梁（每3m）安裝一道，跨中共安裝3道。

支撐架加固安裝完成后，再在墩身處采用木楔塊填在間隙中間使貝雷梁保持垂直，然后用φ25mm精軋螺紋鋼筋在墩柱處對拉貝雷梁，使貝雷梁緊貼墩柱，以達到貝雷梁與墩身之間固定的目的。

3.3 底模平臺安裝

人工在貝雷梁頂面橫向鋪設[20a槽鋼，槽鋼單根長度4.5m，鋪設間距30cm。槽鋼鋪設完成后在其上鋪1.5cm厚竹膠板形成蓋梁混凝土澆筑底模平臺。槽鋼外懸端按2m間距在槽鋼上用螺栓連接高度2.0m 50*50*4mm角鋼立柱，立桿上0.6m間距鎖兩道Ф25鋼筋水平橫桿并掛安全網作為工人走行通道及施工平臺。

4 預壓方案

在支架拼裝好安裝底模后，對支架進行預壓試驗。卸載后，及時觀測支架沉降量和回彈值，計算出支架的彈性變形與非彈性變形值，非彈性變形值可在預壓結束后予以消除，而彈性變形則作為支箱梁施工預留沉降量的依據(jù)。

底模標高控制為：H=h+r+Δ

其中，H為底模立模標高，h為設計梁底標高；r為梁跨各斷面的設計預拱度，Δ為預壓后各相應斷面的彈性變形沉降量。

5 結束語

鑒于高速公路橋梁的質量、安全及美觀的需求，同時針對橋梁工程施工過程安全、質量的保證，結合設計圖紙及現(xiàn)場施工條件對臨時支架進行詳細的設計與驗算是十分必要的。為確保方案的科學性、經濟性、可行性，應對方案進行嚴格的復核與審批。本工程橋墩蓋梁施工在保證施工安全、質量優(yōu)良方面取得了較好的成果，安全上避免了高大的桿件受壓失穩(wěn)、質量上保證梁體平順穩(wěn)固、經濟上較滿堂支架體系節(jié)省30%，希望能對類似工程起到借鑒作用。

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