困難條件下連續(xù)梁支架現(xiàn)澆施工技術(shù)研究

孫忠明

摘要：進(jìn)行天寶～猴橋高速公路八抱樹(shù)特大橋主跨連續(xù)梁支架法現(xiàn)澆施工時(shí)，采用了承載能力強(qiáng)、安全穩(wěn)固好、施工簡(jiǎn)單快捷的萬(wàn)能桿件作支墩;使用重量輕、拼裝簡(jiǎn)易、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，承受彎矩能力強(qiáng)的貝雷桁架作縱梁構(gòu)成大跨度通道，形成季節(jié)性河流在雨季時(shí)節(jié)的排洪通道，確保了施工安全及施工質(zhì)量。

Abstract： In the cast-in-place construction of the main span continuous beam with support method of the Tianbao-Houqiao Expressway Babaoshu Bridge， the universal rod with strong bearing capacity， good safety and stability， simple and quick construction is used as the buttress; the Bailey truss with light weight， easy assembly， reasonable structure design strong bending moment ability is used as the longitudinal beam to form a large-span channel， thus forming a flood channel for seasonal rivers in the rainy season， so as to construction safety and construction quality.

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆連續(xù)梁;排洪通道;萬(wàn)能桿件;貝雷桁架;承載驗(yàn)算

Key words： cast-in-place continuous beam;flood discharge channel;universal rod;Bailey truss;bearing verification

中圖分類號(hào)：U445.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）35-0205-03

0? 引言

滿堂支架現(xiàn)澆法作為橋梁上構(gòu)連續(xù)梁施工的常用方法之一，具有施工簡(jiǎn)單、不需要大型機(jī)具設(shè)備及質(zhì)量控制容易、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)。但要求支架系統(tǒng)具有強(qiáng)大的承載能力及良好的安全穩(wěn)定性，以承載梁體澆筑時(shí)產(chǎn)生的巨大施工荷載，同時(shí)要避免支架變形沉降過(guò)大影響梁體線型。隨著梁體的尺寸日趨增大，梁體的重量也對(duì)應(yīng)成倍增長(zhǎng)。當(dāng)遇上難以加固的軟弱地基，或是因各種原因需要預(yù)留大跨度通道時(shí)，對(duì)通道支墩和縱梁結(jié)構(gòu)的承載能力要求非常高，以往常規(guī)的鋼管或型鋼已難以滿足施工要求，故大尺寸連續(xù)梁現(xiàn)澆時(shí)尋求搭設(shè)大跨度通道的材料及構(gòu)件成為亟需解決的問(wèn)題。

1? 工程簡(jiǎn)介

國(guó)家高速公路網(wǎng)G5615天寶～猴橋高速公路石屏至元江（紅龍廠）段第3合同段八抱樹(shù)特大橋設(shè)置（32+48+32）m連續(xù)梁跨越季節(jié)性河流，設(shè)計(jì)為左右幅分離式。

上構(gòu)連續(xù)梁采用單箱雙室箱形截面，箱梁頂寬14m，底寬8m，中支點(diǎn)梁高3.5m，跨中梁高2.5m，梁底曲線采用二次拋物線。頂板厚39.5cm，底板厚30～60cm，腹板厚40～60cm，全聯(lián)設(shè)置5道橫隔板。

2? 現(xiàn)澆梁體的施工支架設(shè)計(jì)及搭設(shè)方案

2.1 總體方案設(shè)計(jì)

連續(xù)梁擬采用支架法現(xiàn)澆施工。經(jīng)向當(dāng)?shù)孛癖娺M(jìn)行了解，八抱樹(shù)特大橋跨越的河流旱季時(shí)無(wú)流水，但在雨季，該河流作為主要泄洪通道。且在暴雨季節(jié)，流量非常大。按施工進(jìn)度計(jì)劃，連續(xù)梁施工時(shí)為當(dāng)?shù)赜昙?，為了確保順利排洪及施工安全，主跨需盡量預(yù)留足夠?qū)挾鹊呐藕閿嗝妫市铚p少通道支墩數(shù)量，增大通道跨度。在相同條件下，則意味通道的支墩需能夠承受與跨度成正比的壓力荷載，大跨度通道縱梁更是要能夠承受與跨度的平方成正比的彎矩。故選擇何種材料、構(gòu)件作通道支墩及縱梁為本項(xiàng)目支架設(shè)計(jì)時(shí)急需解決的最大難題。

參考以往類似項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，參閱文獻(xiàn)，對(duì)不同通道方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載驗(yàn)算、技術(shù)可行性評(píng)估及造價(jià)分析，經(jīng)綜合比選后，綜合運(yùn)用了萬(wàn)能桿件作支墩，貝雷桁架作縱梁構(gòu)成大跨度通道，形成季節(jié)性河流在雨季時(shí)節(jié)的排洪通道，確保了施工安全及施工質(zhì)量。

萬(wàn)能桿件為桿件拼裝式結(jié)構(gòu)，重量輕，適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)受力明確且承載能力強(qiáng)，施工現(xiàn)場(chǎng)人工配備扒桿即可輕松完成安裝。貝雷桁架為節(jié)段拼裝式桁架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，構(gòu)件少，重量輕，裝運(yùn)及拼裝簡(jiǎn)便，承受彎矩能力強(qiáng)，能夠滿足本項(xiàng)目的施工要求。

2.2 支架設(shè)計(jì)方案

對(duì)選定方案進(jìn)行了優(yōu)化及調(diào)整，最終施工采用的支架方案如下：

2.2.1 連續(xù)梁邊跨支架方案

采用碗扣式滿堂腳手架。滿堂支架搭設(shè)處的部分地基為軟弱地基，采取挖除松散土層后夯填級(jí)配碎石的加固方法，地基表面澆筑厚度為20cm的C20混凝土墊層，并在搭設(shè)滿堂支架前進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)，滿足要求后方搭設(shè)支架。

碗扣式腳手架是一種新型腳手架，采用規(guī)格為？準(zhǔn)48×3.5mm鋼管，具有拼拆迅速、省力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、配備完善、通用性強(qiáng)、沉降變形量小等特點(diǎn)。在翼緣板、底板下支架立桿橫向間距均為60cm，在腹板下加密至30cm;立桿沿橋梁縱向間距均為60cm;支架水平桿的步距采用120cm。支架結(jié)構(gòu)受橋墩、臨時(shí)支墩等結(jié)構(gòu)影響的部位增設(shè)普通鋼管補(bǔ)強(qiáng)。加固支架的剪刀撐采用普通鋼管，沿橋梁縱向位于邊腹板、中腹板下的剪刀撐不得少于2道，中間底板下的剪刀撐也不得少于2道;橫橋向每隔3～4排立桿設(shè)1道剪刀撐;可調(diào)底座和頂托從鋼管中旋伸出長(zhǎng)度不得超過(guò)30cm，并按要求設(shè)置縱橫向掃地桿。

在支架頂托上縱向鋪設(shè)15cm×15cm方木縱梁，縱梁上按間距30cm 均勻擺放橫向12cm×12cm方木分配梁，分配梁上鋪設(shè)箱梁底模，利用可調(diào)頂托及木楔塊對(duì)底模標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 連續(xù)梁中間跨支架方案

連續(xù)梁中間跨采取預(yù)留泄洪通道的支架方案，泄洪通道采用萬(wàn)能桿件作支墩，貝雷桁架作縱梁。為了達(dá)到最大的排洪能力，中間跨全跨設(shè)置成通道，通道設(shè)置1個(gè)中間支墩，以減少貝雷桁架的最大跨度，設(shè)計(jì)成兩個(gè)凈跨度為18m的通道，萬(wàn)能桿件墩柱下設(shè)置橫向C30混凝土基礎(chǔ)，其尺寸為3m×1m×25m，要求基礎(chǔ)置于地基承載力特征值大于280kPa堅(jiān)實(shí)土層，對(duì)于地基承載力不足之處，采取了換填的加固措施。

每個(gè)萬(wàn)能桿件支墩的橫向搭設(shè)長(zhǎng)度為20m，墩柱立桿頂部安裝N21支承靴，支承靴上擺放橫梁2I25a工字鋼作為貝雷桁架的支承點(diǎn)。單幅橫向共布置38片貝雷梁，每?jī)善惱琢洪g設(shè)置支撐架形成梁組（兩片貝雷梁中心距為45cm），梁組間中心距按90cm進(jìn)行擺放。軍用梁上擺放15×15方木作為其上碗扣式支架立柱的支撐墊木，墊木設(shè)置位置與立柱位置相對(duì)應(yīng)。通道上部碗扣式支架的搭設(shè)參數(shù)與邊跨相同。

支架及排洪通道結(jié)構(gòu)布置如圖1、2、3所示。

2.3 支架預(yù)壓

采取分段的方式對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，以檢驗(yàn)支架承載能力及獲得沉降變形數(shù)據(jù)，以調(diào)整底模搭設(shè)標(biāo)高。分段情況參照箱梁澆筑的施工順序。先對(duì)主跨第1次澆筑的梁段實(shí)施預(yù)壓，再對(duì)第2次澆筑的梁段實(shí)施預(yù)壓，合龍段在最后預(yù)壓。

為獲得支架沉降數(shù)據(jù)，需在地基及模板上合理設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)。橫橋向在每跨的兩端、1/4跨、1/2跨處各設(shè)1排觀測(cè)點(diǎn)，每排在兩處邊腹板、中腹板及底板中部各設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在支架的地基上對(duì)應(yīng)于底模觀測(cè)點(diǎn)的投影位置設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。

使用混凝土預(yù)制塊作預(yù)壓荷載，預(yù)壓荷載的總重量為設(shè)計(jì)荷載的1.2倍（即1.2×（鋼筋荷載+混凝土荷載+模板荷載+施工人員、機(jī)具、沖擊、振搗荷載））。預(yù)壓荷載的施加按0→30%→60%→100%→120%分4級(jí)實(shí)施，按規(guī)范要求測(cè)量加載前后及各級(jí)加載間的支架及地基高程。加載120%后持壓，當(dāng)24小時(shí)沉降量不超過(guò)2.0mm時(shí)，表明支架、地基沉降已完成，然后按加載的逆次序分4級(jí)卸載，同樣測(cè)量卸載前后及各級(jí)加載間的模板、支架及地基高程。

預(yù)壓完成后根據(jù)預(yù)壓成果重新調(diào)整底模標(biāo)高，并設(shè)置合理預(yù)拱度。

3? 支架主要承載結(jié)構(gòu)檢算

為了確保支架結(jié)構(gòu)安全及施工質(zhì)量，設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)支架各結(jié)構(gòu)承載能力均進(jìn)行了驗(yàn)算，并根據(jù)驗(yàn)算結(jié)果對(duì)支架的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化。因計(jì)算過(guò)程繁瑣，篇幅較長(zhǎng)，本文僅將主要承載結(jié)構(gòu)在最不利荷載工況下的驗(yàn)算結(jié)果列出。

3.1 主要技術(shù)參數(shù)

①鋼材。

Q235鋼力學(xué)參數(shù)：[σ]=215MPa;[τ]=125MPa;E=2.06×105MPa;G=7.9×104MPa。

②木材。

各種規(guī)格的方木采用白松木，其力學(xué)參數(shù)：[σ]=13.0MPa;[τ]=1.5MPa;E=9×103MPa。

③鋼筋混凝土。

按容重γ=26kN/m3。

④碗扣支架？準(zhǔn)48×3.5mm鋼管。

A=489.303mm2，I=121867.042mm4，W=5077.793mm3，i=15.782mm，[σ]=215MPa。

⑤貝雷桁架容許承載能力。

查閱《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)》，得雙排單層（組）標(biāo)準(zhǔn)貝雷梁的承載能力：[M]=1576.4kN·m，[Q]=490.5kN。

⑥萬(wàn)能桿件支墩。

每組雙拼萬(wàn)能桿件的N1桿件容許承受的軸向壓力是709.1kN。

⑦支架容許剛度。

容許撓跨比：L/400。

3.2 荷載

①恒載。

作用于支架的主要荷載為梁體鋼筋混凝土、模板、作業(yè)人員、施工機(jī)具、支架本身等重量，以及澆筑混凝土?xí)r的振動(dòng)及沖擊荷載。

1）梁體鋼筋混凝土。

新澆筑梁體自重Q1：經(jīng)計(jì)算，作用于支架上的混凝土總量為796.8m3。

2）模板及支撐自重Q2：取1.0kN/m2。

3）碗扣式支架荷載Q3：取0.55kN/m3。

②活載。

1）施工人員、機(jī)械設(shè)備Q4：按均布面荷載1.0kN/m2。

2）混凝土振搗時(shí)時(shí)產(chǎn)生的荷載Q5：按2.0kN/m2。

3）混凝土澆筑對(duì)架體產(chǎn)生的沖擊荷載Q6：按2.0kN/m2。

4）風(fēng)荷載Q7：查《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）相關(guān)數(shù)據(jù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行取值。

3.3 主要承載結(jié)構(gòu)檢算結(jié)果

進(jìn)行強(qiáng)度檢算時(shí)，荷載組合時(shí)的分項(xiàng)系數(shù)按1.2×恒載+1.4×活載。

①支架頂托處方木檢算

σ=9.3MPa<[σ]=13.0MPa? ?τ=1.1MPa<[τ]=1.5MPa

f=0.32<[f]=600/400=1.5mm

②碗扣支架立桿檢算

碗扣支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為立桿承受軸向壓力，立桿承載驗(yàn)算時(shí)考慮有和無(wú)風(fēng)荷載作用的2種工況。因立桿為承受軸向壓力，計(jì)算時(shí)還需考慮失穩(wěn)的強(qiáng)度折減。

不考慮風(fēng)荷作用時(shí)：σ=111.85MPa<[σ]=215.0MPa

當(dāng)考慮風(fēng)荷作用時(shí)：σ=163.5MPa<[σ]=215.0MPa

③支架系統(tǒng)的整體抗傾覆穩(wěn)定性檢算。

在考慮風(fēng)荷載的情況下進(jìn)行支架系統(tǒng)的整體抗傾覆穩(wěn)定性檢算。計(jì)算工況為：模板已支立完成，但鋼筋未吊裝入模時(shí)。

第1跨：K=21.9>1.5? ? ?第2跨：K=10.6>1.5

第3跨：K=23.1>1.5

④貝雷桁架上的方木驗(yàn)算。

跨度按貝雷桁架最大凈間距為45cm進(jìn)行檢算，得：

σ=9.3MPa<[σ]=13.0MPa? ? τ=0.8MPa<[τ]=1.5MPa

f=0.07<[f]=400/400=1.0mm

⑤貝雷梁縱梁檢算。

貝雷桁架縱梁最大跨度為18m，每組梁的中-中間距為0.9m，按承受均布線性荷載的簡(jiǎn)支梁進(jìn)行承載驗(yàn)算。

彎矩M=1358.2<[M]=1576.4kN·m

剪力Q=393.7<[Q]=490.5kN

⑥檢算結(jié)論。

從以上驗(yàn)算結(jié)果可知，本項(xiàng)目現(xiàn)澆支架采用碗扣式支架及萬(wàn)能桿件+貝雷梁的排洪通道的結(jié)構(gòu)承載安全穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4? 結(jié)束語(yǔ)

隨著橋梁向著高度更高、跨徑更大及地形更復(fù)雜的方向發(fā)展，對(duì)于常規(guī)的鋼管、型鋼而言，無(wú)論是從搭設(shè)的極限高度、跨度，還施工成本、施工工期上越來(lái)越存在局限性，已是不能滿足施工的要求。而本項(xiàng)目采用萬(wàn)能桿件+貝雷桁架設(shè)置大跨度的排洪通道與碗扣式支架的合理綜合使用，達(dá)到了施工的要求，取得了良好的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果，以期該方案能夠應(yīng)用于其它類似項(xiàng)目的施工中，并起到良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50009-2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[2]JGJ166-2016，建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3]周水興.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].人民交通出版社，2001年1月.

[4]黃紹金，劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途手冊(cè)[M].人民交通出版社，2002年3月.

[5]姜衛(wèi)東，譚聊.貝雷梁上滿堂支架施工技術(shù)設(shè)計(jì)[J].華東公路，2013（5）.