格構式混凝土梁的施工及其現澆支架的設計

張 東

（中鐵十一局集團第一工程有限公司，湖北 襄陽 441104）

0 引言

隨著國內基礎建設的快速發展，大跨度特殊結構橋梁被廣泛地應用于跨線、跨江等工程建設中。特殊結構橋梁的混凝土梁體結構多為箱形結構，施工時需設立內部箱室模板，多需二次澆筑混凝土，施工多有不便，且混凝土等施工材料用量大。

格構式混凝土梁是由邊縱梁+橫梁組成的格構式體系，具有立模簡單、一次澆筑成型、材料用量少等特點，正在逐步地應用于大跨度公路橋梁中。邊縱梁為實心混凝土結構，屬于大體積混凝土施工，澆筑時需采取降溫措施以保證混凝土質量。

格構式混凝土梁在施工時需對支架進行特殊設計，需按照荷載規范進行多種工況組合，優選組合式支架進行施工，組合式支架具有穩定性高，材料用量少的特點，可根據具體受力范圍進行支架的優化布置，在滿足安全質量的同時，減少成本。本文對格構式混凝土梁的施工技術進行詳細介紹并就施工時所需現澆支架的特殊設計進行分析。

1 工程簡況

襄陽市環線提速改造（內環）項目跨襄陽北編組站大橋位于湖北省襄陽市高新區，采用（200+294）m+（226+200）m雙獨塔雙索面斜拉橋結構形式跨越襄陽北編組站。主橋總長920m，采用鋼筋混凝土結構門型主塔，墩、塔、梁固結體系；梁面以上塔高分別為117m和105m。斜拉索為雙索面，扇形布置，小里程索面26對，大里程20對。橋梁結構如圖1所示。

圖1 跨襄陽北編組站大橋結構圖（單位：m）

2 格構式混凝土梁

跨襄陽北編組站大橋邊跨混凝土梁采用雙邊主梁+橫肋（梁）的格構式體系，主梁標準截面頂板厚度為0.25m，頂板設置1.5%的雙向橫坡，懸臂翼板端厚度為0.25m，長度為3.25m。標準段主梁全寬37.50m，中心梁高3.53m，邊主梁底面保持水平。采用C55混凝土，縱橫向均設置預應力，矩形邊主梁寬3.0m，其底部設置斜拉索錨固裝置。主梁橫向索中心距28.0m，順橋向標準段每隔4.0m（或4.25m）設一道橫梁，在左塔邊跨6m索間距區段范圍內橫梁加密布置為3.0m一道，標準橫梁厚0.4m。格構式混凝土梁斷面和平面結構圖分別見圖2、圖3。

圖2 格構式混凝土梁斷面結構圖（單位：cm）

圖3 格構式混凝土梁平面結構圖（單位：cm）

3 格構式混凝土梁現澆支架的設計

邊跨格構式梁現澆高度在22.5～24m之間，最大現澆混凝土高度3.23m，根據相關施工規范與計算手冊，選用鋼管貝雷立柱+盤扣（格構頂板）組合支架結構形式進行設計[1]。

3.1 支架結構

跨襄陽北編組站大橋邊跨現澆梁現澆支架采用鋼管柱+貝雷梁形式，鋼管樁采用Ф820mm×20mm螺旋管，卸落墊塊采用4I25a工字鋼，承重梁采用3I56a型鋼，貝雷梁采用國產321型貝雷片，分配梁采用I16工字鋼，間距為60cm。分配梁上采用鋼管支架作為格構梁頂板支撐，鋼管橫向間距采用90cm，現澆梁模板采用竹膠板+方木[2]。現澆梁基礎采用1.2m直徑的鉆孔灌注樁基礎+樁帽，如圖4所示。

圖4 現澆支架結構圖

3.2 荷載取值

（1）現澆梁自重荷載：邊縱梁荷載直接作用在縱向方木上，方木間距10cm，縱梁高度3.34m，則線形荷載為0.1×3.34×26.5=8.85kN/m。

橫隔梁荷載作用在橫向分配梁上，橫隔梁寬度0.4m，高度3.34m，則線形荷載0.4×3.34×26.5=35.4kN/m。

頂板荷載作用在橫向分配梁上，分配梁間距0.6m，厚度0.4m，則線形荷載0.6×0.4×26.5=6.35kN/m。

（2）施工機具荷載：施工機具荷載按照2.5kN/m2考慮，計算作用到每根方木/工字鋼上荷載值。

（3）振搗混凝土產生的荷載：振搗混凝土荷載按照2.0kN/m2考慮，計算作用到每根方木/工字鋼上荷載值。

（4）風荷載：風荷載強度按下式計算：

式中：

W——風荷載強度，Pa；

W0——基本風壓值，Pa，查“全國基本風壓分布圖”，取350Pa；

K1——風載體型系數，箱梁取1.3，鋼管樁取0.8；

K2——風壓高度變化系數，取1.13；

K3——地形、地理條件系數，取0.9。

計算得箱梁風荷載強度：W=462.7Pa；鋼管樁風荷載強度：W=284.8Pa。

（5）模板及鋼管支架荷載：模板重量按照2kN/m2考慮，計算作用于每根方木/工字鋼上荷載值。

3.3 模型建立

現澆梁支架利用midascivil進行建模計算，結構自重按照程序自動進行計算，現澆箱梁、模板、施工荷載直接加載于縱向方木/工字鋼上，鋼管樁受到的風荷載直接加載于鋼管樁立柱上，箱梁風荷載轉換至鋼管樁上。由于支架結構相同，取三跨支架作為計算模型[3]，建立模型如圖5所示。

圖5 現澆支架模型

3.4 現澆支架各部位受力情況

根據模型分析結果，得出現澆支架各部位受力情況如表1所示。

表1 模型計算數據分析

3.5 基礎計算分析

根據計算模型得出基礎最大反力為4343kN，采用1.2m鉆孔灌注樁基礎，入土深度計算如下：

式中：

γR——單樁軸向承載力抗力分項系數，根據規范取值1.4；

Qd——最大極限承載力，最大壓力時取4343kN；

qfi——樁側第i層土的極限側阻力標準值；

qR——樁側第i層土的極限端阻力標準值；

u——樁身的周長，計算區3.77m；

A——樁端外周面積，計算取1.131m2；

li——第i層土層的厚度；

η——承載力折減系數，取0.85。

自地面向下土層以此為素填土，側摩阻力4kPa，厚度1.2m；粉質黏土，側摩阻力45kPa，厚度5.0m；圓礫土，側摩阻力120kPa，厚40m。取樁基入土深度30m，則計算承載力為6338kN＞4343kN，滿足規范要求。

4 格構式混凝土梁施工技術要點

（1）全橋邊跨混凝土采用梁柱式支架分節段現澆施工。支架在澆筑混凝土前必須預壓，預壓重量為梁體自重的120%，預壓時間不少于24h，同時要求在支架沉降穩定后方可卸載。立模高程由設計高程、支架壓縮變形等因素確定，故在搭建支架時需要考慮主梁本身的預拱度和施工引起的撓度。主梁混凝土的澆筑順序、支架的拆除方向均應由跨中向支點平穩對稱進行[4]。

（2）為使施工達到高度安全、高質量和高精度，要求混凝土強度達到設計強度的90%且齡期7d以上，方可張拉預應力鋼束，預應力鋼束錨下應預埋與錨具相配套的螺旋筋及鋼筋網片，所有的錨墊板及支撐墊板下混凝土必須保證澆筑、振搗密實。

（3）預應力鋼材及錨具進場后，應分批嚴格檢驗和驗收，妥善保管。所有的預應力鋼材不許焊接，凡有接頭的預應力鋼絞線部位應予切除，不準使用。鋼絞線使用前應作除銹處理，所有的張拉設備應按有關規定認真進行標定。

（4）為防止梁體混凝土開裂和棱邊破損，應待混凝土強度達到規范有關要求時方可拆模。所有施工的預埋件，在施工結束后均應割除，恢復原狀，并注意防銹和美觀。

（5）當普通鋼筋與預應力管道發生干擾時，可適當挪動普通鋼筋的位置，以保證鋼束管道位置的準確。鋼束錨固處的普通鋼筋如果影響預應力施工，可適當彎折，但預應力鋼束施工完畢時應及時恢復原位。如果錨下螺旋筋與分布鋼筋相干擾時，可適當移動分布鋼筋位置或調整其間距。當不同鋼筋相互重疊干擾時，應保證主要鋼筋如縱、橫向受力鋼筋或大直徑鋼筋的位置，次要鋼筋或小直徑鋼筋位置可進行局部調整。注意保證限位裝置的正確位置、尺寸，其錨固鋼筋位置遇主要的受力鋼筋時可作相應的局部調整。施工中如發生鋼筋空間位置沖突，可適當調整其布置，但應確保鋼筋根數和凈保護層厚度[5]。

（6）主梁混凝土的內在質量和外觀質量均應嚴格控制。混凝土澆筑時應保證澆筑進度和振搗密實，所有的施工縫應認真鑿毛、清潔，確保新、老混凝土的結合強度。所有梁體的外表均應達到平整、光潔和全橋顏色一致。當混凝土自流高度大于2m時，必須采用溜槽或導管輸送，以防止混凝土離析，保證澆筑質量。

5 結束語

綜上所述，格構式混凝土梁采用邊縱梁+橫梁的結構形式，具有施工便捷、混凝土用量小等優點，其支架設計與現場施工時需注意以下幾點：

（1）格構梁邊縱梁為實心混凝土，設計支架時需要加強此處的現澆支架，特別應注意鋼管立柱與貝雷梁的受力情況。

（2）格構梁橫梁多為40cm寬度，設計時應考慮兩個橫梁直接的支架搭設，建議采用盤扣支架進行頂板的支架搭設。

（3）為保證現澆支架更加合理與經濟，建議分區計算地基承載力要求，并根據要求，分區確定鉆孔灌注樁的長度。