研究橋梁現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)

陳 峻，羅穎峰，萬江勇

(江西省公路橋梁工程有限公司，江西 南昌 330029)

1 橋梁工程概況

某斜拉橋采用(64+2×68+608+2×68+64)m七跨混合梁，邊跨分別設(shè)置輔助墩與過渡墩，總長約1.0 km。主梁中跨、邊跨為鋼箱梁和混凝土箱梁，高度為3.5 m，全寬為37.5 m。邊跨施工方法為現(xiàn)澆支架法，最大支架高度為50 m。

2 總體方案

本橋所用箱梁不同于常規(guī)混凝土箱梁，不僅橋面較寬、自重偏大，而且在完成澆筑施工后需進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，并因梁側(cè)設(shè)置索導(dǎo)管，所用對變形與沉降都提出了很高的要求。邊跨箱梁由落地支架進(jìn)行現(xiàn)澆施工。支架主要由七部分構(gòu)成：擴(kuò)大基礎(chǔ)；鋼管立柱；型鋼支座與主橫梁；貝雷梁與分配梁。箱梁外側(cè)模板使用1.5 cm厚竹膠板，(10×10)cm方木為背楞，由定型三腳架為斜腹板提供支撐；芯模為組合鋼模，頂模及中部頂模支撐施工都使用碗扣支架進(jìn)行。

3 支架設(shè)計(jì)與受力分析

3.1 支架設(shè)計(jì)

(1)支架基礎(chǔ)

根據(jù)工程地質(zhì)鉆探結(jié)果，可知橋梁基礎(chǔ)良好，以中風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化泥巖為主，有效承載力可達(dá)350 kPa以上，支架基礎(chǔ)可選定為擴(kuò)大基礎(chǔ)。沿橋梁橫向共布置7排，縱向布置8排。基礎(chǔ)分為兩種尺寸：CT1：(3.4×3.4×0.5)m；CT2：(2.0×2.0×1.0)m。

(2)鋼管立柱

立柱和平聯(lián)鋼管分別為800 mm×10 mm、400 mm×6 mm；斜撐主要由200 mm×6 mm方鋼構(gòu)成。

(3)上部結(jié)構(gòu)

上部結(jié)構(gòu)的組成部分包括：橫梁、砂筒、貝雷梁和分配梁。其中，橫梁為2HZ700，沿橋梁橫向布置44片321貝雷梁，并按0.75 m的間隔距離布置I12.6分配梁。此外，在分配梁的基礎(chǔ)上還需鋪設(shè)方木與竹膠板。

(4)支架結(jié)構(gòu)

本橋混凝土箱梁不同于常規(guī)箱梁，表現(xiàn)為有內(nèi)緣翼板，而且會(huì)形成空腔。因此，應(yīng)使用碗扣支架實(shí)施搭設(shè)。支架的橫向間隔距離為120 cm，特殊部位，如倒角處等需進(jìn)行加密，縱向間隔距離為150 cm。

3.2 受力分析

(1)參數(shù)選擇

在計(jì)算過程中，自重根據(jù)鋼筋混凝土的重度進(jìn)行取值，現(xiàn)場作業(yè)人員、施工材料、施工機(jī)具設(shè)備、模板作用荷載與混凝土施工時(shí)的荷載都根據(jù)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行取值。

按照以上要求，本工程箱梁自重取26 kN/m3；模板及其支撐荷載取2 kN/m3；現(xiàn)場作業(yè)人員、施工材料與施工機(jī)具設(shè)備荷載取2.5 kN/m2；混凝土施工荷載取2 kN/m2；施工時(shí)風(fēng)荷載取0.49 kPa。

(2)工況設(shè)置

不同工況支架受力情況不同，根據(jù)總體方案，共設(shè)置以下兩個(gè)工況。

工況一：支架完成搭設(shè)但沒有進(jìn)行澆筑，荷載為箱梁自重+風(fēng)荷載；

工況二：支架澆筑施工，荷載為箱梁自重+所用混凝土重量+模板荷載+施工荷載+風(fēng)荷載。

(3)荷載傳遞

為了更加深入的對箱梁自重進(jìn)行分析，根據(jù)不同的混凝土梁高，對荷載分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總，制成分布。

(4)計(jì)算分析

建模過程主要使用MIDAS CIVIL進(jìn)行，計(jì)算各工況條件下的梁段實(shí)際受力。計(jì)算時(shí)，對于約束采用以下方式處理：立柱于柱腳處保持固結(jié)狀態(tài)，鋼管樁的頂部和主橫梁之間鉸接，平聯(lián)、立柱固接。計(jì)算結(jié)果表明(表1)，支架所有構(gòu)件的應(yīng)力都比容許應(yīng)力小，變形符合要求，支架設(shè)計(jì)合理、可行。

表1 支架各構(gòu)件受力計(jì)算結(jié)果

(5)穩(wěn)定驗(yàn)算

由于北岸部分支架處在斜巖表面，所以要通過驗(yàn)算確定支架在澆筑施工時(shí)發(fā)生滑移等現(xiàn)象的可能性。將業(yè)主方的地質(zhì)詳勘資料作為依據(jù)，采用slide軟件實(shí)施分析計(jì)算，得出穩(wěn)定系數(shù)不會(huì)低于1.73，滿足穩(wěn)定要求，故支架在澆筑施工時(shí)不會(huì)發(fā)生滑移等現(xiàn)象。

4 支架施工

4.1 基礎(chǔ)施工

由于本橋梁支架采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，所以在基礎(chǔ)施工過程中僅需對原地面實(shí)施開挖即可，當(dāng)露出下層基巖時(shí)停止開挖，完成基礎(chǔ)施工。

4.2 支架安裝

在北岸側(cè)邊跨處新增四座TC6015-10塔吊，其中1#塔吊臂長為40 m，其余塔吊臂長相同，均為50 m；南岸側(cè)邊跨處新增五座TC6517塔吊，五座塔吊臂長均相同，為50 m。

組裝支架時(shí)，柱低和預(yù)埋件及柱帽和卸落裝置間必須做到緊固，靠近墩柱的立柱采用抱箍和墩柱緊緊固結(jié)。柱帽和主橫梁使用斜撐進(jìn)行對撐，貝雷梁和主橫梁、貝雷梁和分配梁間需要使用卡環(huán)進(jìn)行固定，以有效約束各個(gè)構(gòu)件在受力后的位移。搭設(shè)支架之前布置墊板，根據(jù)地面和梁低間的高度差設(shè)置支架，在安裝過程中，應(yīng)對垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，同時(shí)安裝好剪刀撐。在立柱頂托沿橋梁縱向墊(12×12)cm方木，沿橋梁橫向墊(12×12)cm方木，保持30 cm間隔。方木上表面還需鋪設(shè)一層竹膠板，作為箱梁的底模。

4.3 預(yù)壓試驗(yàn)

在支架基礎(chǔ)施工完成，上部結(jié)構(gòu)安裝完畢后，必須按照規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求開展預(yù)壓試驗(yàn)。通過預(yù)壓試驗(yàn)，能驗(yàn)證支架整體及其基礎(chǔ)在承載狀態(tài)下的穩(wěn)定性，并消除支架塑性變形及基礎(chǔ)沉降變形，同時(shí)準(zhǔn)確測得彈性變形，為現(xiàn)場控制、管理提供依據(jù)。試驗(yàn)時(shí)的加載為設(shè)計(jì)荷載的1.2倍，分三次施加，第三次加載后，檢查沉降是否穩(wěn)定，若穩(wěn)定，則可進(jìn)行卸載。

4.4 支架拆除

在支架現(xiàn)澆施工完成后，為不影響后續(xù)施工，需及時(shí)拆除支架，支架的拆除順序?yàn)椋喊淳幪?hào)切割卸落裝置→布置千斤頂→拆除箱梁底模與次肋→拆除分配梁→拆除貝雷梁→拆除主橫梁→拆除立柱、平聯(lián)與斜撐。拆除支架時(shí)必須嚴(yán)格規(guī)范程序進(jìn)行，每完成一個(gè)拆除環(huán)節(jié)，都要將拆除所得構(gòu)件運(yùn)出場外，并存放在指定地點(diǎn)，避免對下方機(jī)械作業(yè)造成影響，并防止坍塌傷人事故的發(fā)生。

5 結(jié)束語

綜上所述，混凝土連續(xù)箱梁在我國橋梁工程中的應(yīng)用越來越多，而且高寬、自重也越來越大，支架施工面臨到前所未有的挑戰(zhàn)。因此，在對支架進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須緊緊圍繞具體的施工過程，并充分發(fā)揮現(xiàn)有計(jì)算機(jī)技術(shù)作用和效果，進(jìn)行更加細(xì)致的荷載布置與受力計(jì)算、分析，進(jìn)而從根本上確保支架施工安全與質(zhì)量。目前，本橋梁工程支架已完成搭設(shè)安裝與預(yù)壓試驗(yàn)，根據(jù)監(jiān)控反饋結(jié)果可知，無論是支架的受力穩(wěn)定性還是施工整體性，都能滿足設(shè)計(jì)要求，具有良好的參考和借鑒價(jià)值。

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