新型橋梁現澆蓋梁支架施工技術應用研究

張小華

（中國鐵路國際有限公司，北京 100055）

現澆蓋梁支架有多種類型，應用特點有所差異，常見的類型有自落地式支架、抱箍挑架式、埋設托架式。自落地支架式是在地面上搭設支架，形成全地板支架結構。抱箍挑架式是在橋墩上設置鋼板箍，用箍圈作為主要支撐結構。埋設托架式是通過在墩柱上埋設鋼錠等形式，將支架支撐在橋梁墩柱上。

1 工程概況

本工程為中資企業在海外承建的軌道交通項目，標段內共有公鐵雙層高架橋3.2 km，公路橋匝道1.6 km。橋梁第一層為雙向四車道公路高架橋，第二層為雙線軌道橋。公路橋為預制節段箱梁多跨連續結構，采用短線法預制空中吊拼施工。橋墩典型斷面結構為中心墩柱及墩頂大懸臂蓋梁，懸臂蓋梁的每一側支撐并排兩跨箱型梁。

2 傳統支架形式的特點

2.1 自落地支架式

對場地要求較高，地質條件較好、場地開闊、不影響通行要求時可以采用。搭設前通常需要對地基進行適當處理，使地基滿足承載力要求。

自落地支架式結構受力簡單、便于施工，在荷載作用下，支架變形大、材料消耗大、需要大量人工作業、文明施工管理難度大。

2.2 抱箍挑架式

在水上澆筑現澆蓋梁或施工荷載較小的工程較適合采用，將鋼板箍作為支架，通過鋼板箍與墩柱的緊密接觸形成摩擦力，起到承受荷載的作用[1]。

抱箍挑架式支架不需要占用過多的土地，便于管理，鋼板箍與墩柱之間的摩擦系數值較難掌握，計算和調整摩擦力的難度較大。施工過程沒有有效控制摩擦力數值，易發生抱箍滑脫事故，支架能夠承受的荷載較小。

2.3 埋設托架式

不占用過多的土地，施工期間下部可以通行，易于文明施工管理，能夠承受較大的荷載，在荷載作用下變形較小，在鋼錠埋入和施工荷載作用下，橋墩混凝土需要有一定的強度，影響墩柱的美觀。

3 新型蓋梁支架施工技術

本文以11型公路蓋梁為例，蓋梁最大截面高4.5 m，寬3.5 m，總長度約38.85 m，中心節段長約17 m。設計采用三段法進行施工，即先施工蓋梁中心節段，再施工兩翼部分。項目位于城市交通主干道，工期緊、施工精度要求高。施工如果占用現有車道，影響車輛通行，需要進行交通導改，臨時拓寬建設新的車道，直接影響項目工期及成本。項目所在國對安全文明施工、環水保要求高。受勞工配額限制，勞動力緊缺、用工成本高。

本項目采用一種新型的墩頂支撐系統，進行蓋梁中心節段現澆施工。支撐系統包含兩個對稱的托架，在兩個托架間采用Φ26.5 mm的張拉筋，使托架環形抱緊墩柱。澆筑橋墩時，在墩柱頂部預留4個尺寸為300 mm×300 mm×350 mm（深度）的方形凹槽。施工時無須在橋下現場搭建支架，將支架系統部件在地面上組裝好后，整體吊起放置在橋墩頂部四個凹槽中。

3.1 支架系統的設計

本設計采用英國標準學會《鋼結構在建筑中的結構應用第1部分：設計實施規范-軋制和焊接型材》（BS5950：Part1：2000）。托架主體鋼結構采用軋制型材，滿足英國標準《結構鋼的熱軋產品-非合金結構鋼的交貨技術條件》（BSEN 10025-2：2004）[2]。

（1）支架系統的設計荷載。

支架系統的設計荷載主要包括模板、支架的自重；新澆筑混凝土、鋼筋、預應力筋等圬工結構物的自重；施工人員及施工設備、施工材料等荷載；振搗混凝土時產生的震動荷載；其他可能產生的荷載，如風荷載等。

（2）支架檢算設計。

支架系統垂直方向的荷載作用于墩頂的四個凹槽處，墩頂凹槽處所承受的最大壓力為支架的設計荷載，荷載分配及荷載計算：

式中：K1——動載系數，取值1.15；SDl——支架上部所承受的靜態荷載（kN）；P——墩頂凹槽處所承受的最大壓力（kN）；γf3——局部荷載極限狀態系數，取1.1；NB——支架自重所產生的荷載（kN）。

（3）M1彎矩驗算。

根據支架結構形式及所承受的荷載，計算支架各截面的受力情況，特別是彎矩、剪力和擾度值，確保在極限荷載狀態下，支架各截面所受的作用力不超過支架結構的最大容許值。

支架主要結構受力如圖1所示。

圖1 支架主要結構受力

計算時應充分考慮支架構件在最不利情況下的受力情況。

①M1構件最不利情況下的彎矩值（設計彎矩）：

式中：Med——構最不利情況下構件承受彎矩（kN·m）；K2——整體組合荷載系數，取值1.4；PA——最不利情況下構件所受作用力（kN）；L——構件長度即力臂（m）。

②M1構件最大容許彎矩值：

式中：Mmax——構件最大容許彎矩值（kN·m）；Wy——構件的彈性截面模量（mm3）；fy——鋼材的屈服強度（MPa）。

經計算，Med＜Mmax，滿足設計要求。

（4）M1剪力驗算。

①M1構件在最不利情況下的剪切力值（設計剪力）：

式中：Vurd——構件在最不利情況下所承受的剪切力，（kN）；K2——整體組合荷載系數，取值1.4；PA——最不利情況下構件所受的作用力（kN）。

②M1構件最大容許剪力值計算：

式中：Ved——構件最大容許的剪力（kN）；fy——鋼材的屈服強度（MPa）；S——M1截面面積（mm2）；Vurd＜Ved，滿足設計要求。

（5）M1擾度驗算。

M1構件在最不利情況下的擾度：

式中：Ymax——最不利情況構件擾度（mm）；L——構件長度（mm）；PA——最不利情況構件所受作用力（kN）；E——鋼彈性模量（N/mm2）；I——構件截面慣性矩（mm4）。

Ymax<構件的最大允許擾度值時，滿足設計要求。

同上，依次對支架主要構件的受力情況進行檢算，確保其結構受力滿足設計要求。

3.2 支架系統的安裝與拆卸

支架系統構件第一次運抵現場后，按設計要求進行組裝。托架組裝完成后，使左右兩個托架之間的寬度大于墩柱寬度5～6 cm，以便將托架整體吊起，安放在墩柱的頂部。吊裝前測量確認方形凹槽的位置和標高，確保其滿足托架的安裝要求，需要時可以放置墊片，使所有凹槽在同一個標高，在凹槽放置6 mm厚的橡皮革墊片。托架安放至預定位置后，張拉兩根Φ26.5 mm的張拉筋，達到設計張拉強度，使托架環形抱緊墩柱[3]。

支架拆卸時，將一側托架預先吊掛在吊車吊鉤下，采用吊裝帶將另一側托架臨時與墩柱綁在一起，松開左右兩個托架間的張拉筋，使用吊車移除第一個托架。將另一側托架預先吊掛在吊車吊鉤下，松開吊裝帶，移除第二個托架。

4 新型支架系統的優點

（1）同時設計支架和模板系統，采用液壓系統或調節螺桿支撐調節模板，結構受力簡單、材料消耗少、自重輕、結構穩定性高，在荷載作用下支架變形小，可承受的荷載大。

（2）在海外工程施工項目中，勞動力資源緊缺、功效低、用工成本增高等，對建筑工程施工機械化提出更高的要求，采用本方案提高項目機械化水平。

（3）支架吊裝工作量小，省去傳統支架現場搭建時的反復安裝、拆卸，節省了大量人力和機械臺班，施工進度快、效率高，經濟效益好。

（4）不占用過多的土地和地面空間，節省施工用地。

（5）施工簡單，減少大量人工高空作業，降低施工安全風險，更有利于文明施工管理，提高工程質量及精度要求。

（6）在其他項目施工應用中，根據蓋梁懸挑長度和荷載要求，通過增加外部約束條件等方式進一步優化，提高支架的穩定性和承載能力。

5 結語

隨著我國經濟實力的不斷提高，應在工程實踐中通過不斷創新，使工程施工更快速、經濟、安全進行，提高企業的經濟效益，為企業創造良好的社會口碑，提升其自身的核心競爭力。