超寬波浪形魚腹式現澆橋梁支撐體系研究

王志剛WANG Zhi-gang

（中鐵一局集團有限公司，西安 710054）

0 引言

成都博覽城綜合交通樞紐工程，是集地鐵（連接地鐵1 號線、6 號線、18 號線和16 線換乘車站）、道路交通、商業、園林景觀為一體的地下四層的城市交通綜合體，總建筑面積約為35.4 萬平米。其中福州路橋與地鐵1 號線福州路站交叉，三面鄰近地鐵車站結構，此部分橋臺基礎結構應與同區域的地鐵結構同時施工，是本工程交叉施工最復雜、施工組織難度最大的分部工程。施工前應對具體各細部構件實施先后順序進行組織優化。橋臺承臺采用地鐵結構施工的同一套支架系統，承臺應在地鐵結構頂板防水完成后進行澆筑，待承臺施工完畢后方可拆除支架。

福州路橋全長376.5m，橋寬77.4m，北附橋長27.5m，南附橋長68.5m，現澆梁采用魚腹式形式、寬度達77.4m，單片梁澆筑混凝土6000m3，現澆梁寬度達到了國內之最。橋梁分為主線橋、北附橋、南附橋。主線橋跨布置為9×40.5m，采用預應力混凝土等高連續箱梁橋，梁高2.5m，橋臺處橫梁采用等高設置，中橫梁及邊橫梁采用波浪形，主線橋共分為3 聯，每聯3 跨，聯間設過渡墩，設入橋臺長度，主線橋總長373.5m，橋寬77.4m。南附橋、北附橋橋跨布置均為2×40.5m，其中北附橋梁高3m，南附橋梁高2.5m，均采用預應力混凝土直腹板連續箱梁橋，橋梁總長度均為86.9m。

袁文俊，胥悅，方偉名[1]針對成都天府國際機場T2 航站樓高架橋異性超高魚腹式箱梁提出了DURALOK 新型碗扣支撐體系在大跨度超高魚腹式箱梁施工過程中的應用技術。龔俊，徐攀，王佳源[2-3]等在深圳前海觀景橋變截面魚腹式連續箱梁及支架模板施工時利用有限元軟件分析驗算了碗扣支架、主分配梁、次分配梁、主承重梁、次承重梁的支撐體系，模擬驗算為深圳前海觀景橋的現場施工提供了科學合理的依據。張紅梅[4]對魚腹式現澆箱梁支架搭設與預壓技術質量控制進行了應用效果分析。李傳輝，李慧瑩，趙倩[5-6]等結合清遠市北江市區段南岸綠道工程水上S 形魚腹式景觀橋模板支撐體系設計做了應用闡述。本文在此基礎上，利用有限元軟件設計了成都博覽城綜合交通樞紐福州路橋超寬波浪形魚腹式箱梁橫梁碗扣支架和組合支架搭建的支撐體系，以期為超寬異性魚腹式現澆箱梁結構設計和高大模板支撐體系施工提供指導。

1 超寬波浪形魚腹式箱梁結構設計

1.1 主線橋上部結構設計

主線橋第一聯為3×40.5m 預應力混凝土連續箱梁。箱梁總寬度77.4m，在非橫梁位置標準斷面，通過3 道2cm寬結構縫，將箱梁分為4 幅。2 個中幅箱梁為單箱四室箱梁截面，頂板寬24.33m，底板寬20.5m，梁高為2.5m，箱梁標準段頂板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚64cm，在支承附近腹板增厚至130cm，過渡段長7.2m。橋墩位置的橫梁均采用波浪形，高3.2～4.56m；橋臺位置橫梁采用4.2m 等高；中橫梁寬5m，端橫梁寬3m，與標準段箱梁間采用0.9m 長的倒T 形角進行過渡。2 個邊幅箱梁為單箱雙室箱梁截面，頂板寬14.35m，底板寬10.5m。箱梁采用結構找坡，頂底板平行，腹板豎直。承臺頂至箱梁底最高29m，支架搭設平均高度為27.36m。

1.2 附橋上部結構設計

北附橋為40.5m+40.5m 預應力混凝土連續箱梁。箱梁總寬27.34m，斷面采用直腹板箱梁，為單箱五室截面，懸臂長度為1.85m；縱向箱梁為等高連續箱梁，梁高3m；梁頂底緣平行。箱梁標準段頂板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚50cm，在支承附近腹板增厚至100cm。中橫梁寬4m，端橫梁寬2.5m，高4m。承臺頂至箱梁底最高29m，支架搭設平均高度為8.6m。福州路橋橫向寬度大，在混凝土收縮徐變及施工條件的天氣條件影響下，混凝土表面易產生干縮龜裂等現象。為保證橫梁結構的抗裂性，上部主體結構混凝土均摻入聚丙烯腈纖維。

南附橋為40.5m+40.5m 預應力砼連續箱梁。箱梁總寬49.84m，斷面采用直腹板箱梁，通過2cm 寬結構縫，橫向分為2 個單箱四室截面；縱向箱梁為等高連續箱梁，梁高為2.5m；梁頂底緣平行。箱梁標準段頂板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚50cm，在支承附近腹板增厚至100cm。中橫梁寬4m，端橫梁寬2.5m，高4m。承臺頂至箱梁底最高29m，支架搭設平均高度為8.6m。

1.3 異形魚腹式箱梁橫梁支架搭建技術難點分析

1.3.1 實心魚腹式波形端橫梁異形結構，混凝土體量巨大

本項目箱梁結構采用實心魚腹式波形端橫梁，屬于超寬異形結構，實體結構高4.2～4.5m，寬度5m，長度77.4m，混凝土總方量達到1700 余方。現澆混凝土橫向結構質量大，支架安全穩定要求高。支架搭設間距小，密度大，檢查作業困難，對技術要求高。

1.3.2 超寬比梁，截面變化頻繁，沉降量不均

縱向采用魚腹式波形端橫梁為實心結構，跨中采用預應力混凝土空心箱梁。從梁端到跨中，梁體質量變化大，滿堂支架受力大小不均，另外一方面箱梁截面中腹板處混凝土厚度大頂板及底板，因此支架的沉降量也不同，支架設計較為復雜，規格較多。魚腹梁波形梁不規則，墩頂梁較高薄厚變化頻繁問題，易產生豎向荷載不均勻，使其桿件的彈性變形不均勻，導致早期裂縫。由于支撐立桿（或立柱）不均勻分布，各部分剛度分布不一致，支架結構搭設難度大，易產生變形。產生的不規則的水平力，導致支架水平方向有不規則的變形問題。

1.3.3 基坑較深，支架搭設的高度較高

本項目承臺頂至箱梁底最高29m，支架搭設平均高度為27.36m，模板支架屬于高大模板支撐系統，必須編制專項方案并經專家論證。高大模板本身高度太高，不均勻荷載對其變形和穩定都有較大影響，因此對橋梁結構的變形有很大影響，進而施工過程中控制不好容易產生裂縫。基于上述問題，對支架的安全穩定提出了更高的要求，進而對支架的設計提出了更高的要求，需要通過嚴格的計算來滿足要求。

2 支撐體系關鍵創新技術研究

2.5 m 高箱梁，3.0m 高箱梁采用純碗扣式支架，支架設計以3.0m 高箱梁為例設計計算，端橫梁段支架采用Φ48×3.0mm 純碗扣式支撐系統和Φ609×16mm 鋼支撐+型鋼挑梁+貝雷梁+分配梁+碗扣式組合支架兩種。跨坡普通段組合支架采用φ609mm 壁厚16mm 鋼支撐立柱+工字型鋼挑梁+貝雷梁+縱向工字型鋼分配梁+橫向槽鋼分配梁+碗扣式組合支架。

2.1 副橋3.0m 箱梁純碗扣式支架

箱梁頂板底板由普通段25cm 厚向45cm 過渡，腹板厚度由普通段50cm 向100cm 過渡，北附橋的上半段支架、南附橋上半段支架采用Φ48×3.0mm 碗扣式支撐系統。

2.1.1 板及腹板普通段支架

普通空格室部位立桿縱橫向與橫桿步距按900×900×1200mm 設置，腹板下立桿縱橫向與橫桿步距按900×（600+600）×1200mm，其中600+600 表示腹板下橫向立桿間距加密為600mm。

2.1.2 底板及腹板加厚過渡段段支架

墩柱中心兩側7.2m 范圍內底板增厚漸變段立桿縱橫向與橫桿步距按600×900×1200mm 設置；腹板增厚漸變段立桿縱橫向與橫桿步距按600×（600+600）×1200mm 設置，其中600+600 表示腹板下橫向立桿間距加密為600mm。

2.1.3 頂板內模支架

支架立桿縱橫向與橫桿步距按600×（600+900）×1200mm 設置，其中600+900 表示頂板內模橫向立桿間距按600+900mm 交錯布置。立桿上設縱、橫向水平聯桿，不設剪刀撐。（圖1）

圖1 福州路主線橋中幅箱梁模板支架橫斷面圖

2.2 端橫梁純碗扣式支架

端橫梁采用4.5m 高，縱橋向寬5m 的截面進行檢算，代替其余尺寸小于此截面的端橫梁。支架采用Φ48×3.0mm 純碗扣式支撐系統和Φ609×16mm 鋼支撐+型鋼挑梁+貝雷梁+分配梁+碗扣式組合支架兩種。為緩解于作業人員操作空間的局限性，立桿橫桿間距300（橫橋向）×600（縱橋向）×1200mm 設置。（圖2）

圖2 波浪形端橫梁模板支架橫斷面圖

2.3 跨坡普通段組合支架

因主線橋第1 聯第1 跨基坑底高程及邊坡面走向縱橫交錯，為便于跨越陡坎及坡面交錯段，采用φ609mm 壁厚16mm 鋼支撐立柱+工字型鋼挑梁+貝雷梁+縱向工字型鋼分配梁+橫向槽鋼分配梁+碗扣式組合支架。鋼支撐橫向最大間距為11.25m，縱向跨距為3m 的布置形式，鋼支撐最大高度6.5m，立柱之間采用[14 槽鋼作剪刀撐加固。縱向工字型鋼挑梁采用Ⅰ45 雙拼，貝雷片間距為45cm。貝雷梁上方縱向鋪設Ⅰ25 工字鋼，間距60cm，Ⅰ25 工字鋼上橫向鋪設[12 槽鋼，間距與碗扣支架間距一致。

2.4 橋臺下6 號線車站主體結構先期施工組合支架

因地鐵6 號線的主體結構處于福州路主線橋的正下方，根據設計要求及合同工期，須先施工橋梁結構再施工地鐵車站結構，A9 橋臺與6 號線主體結構交叉關系復雜，應先施工主體結構，接著在其頂板上澆筑承臺鋼筋混凝土，為避免承臺混凝土的濕重及施工活載對車站頂板結構造成開裂的風險，采用碗扣支架支撐系統，管材直徑48mm、壁厚3.0mm，采用Q345 材質材料制造，使用鋼管作為剪刀撐構造材料。支架縱橫向與橫桿步距按600×600×600mm 設置，剪刀撐布置間距不大于4.8m。天托上橫向鋪設10cm×10cm 的分布大方木，方木間距為60cm，大方木上縱向向鋪設5cm×8cm 的分布小方木，小方木間距為20cm，然后在其上鋪設底模，底模采用15mm 厚的竹膠板。模板支撐架四周從底到頂連續設置豎向剪刀撐，豎面縱橫向剪刀撐由底至頂連續設置橫向剪刀撐，間距不大于5m；剪刀撐底端應與地面頂緊，水平面剪刀撐步距不大于5m。斜桿與地面夾角在45°～60°之間，斜桿每步與立桿扣接。剪刀撐應采用搭接，搭接長度不得小于1000mm，用兩個以上旋轉扣件分別在離桿端不少于100mm 處進行固定。

2.5 碗扣式滿堂支架剪刀撐設置要求

模板支撐架四周從底到頂連續設置豎向剪刀撐，豎面縱橫向剪刀撐由底至頂連續設置橫向剪刀撐，間距不大于5m；剪刀撐底端應與地面頂緊，水平面剪刀撐步距不大于5m。斜桿與地面夾角在45°～60°之間，斜桿每步與立桿扣接。剪刀撐應采用搭接，搭接長度不得小于1000mm，用兩個以上旋轉扣件分別在離桿端不少于100mm 處進行固定。（表1）

表1 支架桿件截面尺寸及間距匯總表

3 結論

為滿足成都博覽城綜合交通樞紐總體工籌安排，通過支架的設計和計算并進行優化，提高施工強度和支架穩定性，通過組合支架的設置加快了施工進度并提高了支架體系穩定性，對魚腹式現澆箱梁施工過程的裂縫控制也起到了關鍵作用。解決了多幅魚腹式四箱室閉合型超寬箱梁橫橋向超寬，現澆支架基礎多臺階且同斷面支架高度差異大，支架施工難度大的難題。