大體積蓋梁的型鋼托架法施工

上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司 上海 201210

1 工程概況

上海嘉閔高架路及地面道路橋梁工程上跨既有鐵路南翔編組站，橋梁范圍南起隴南路，北至金昌路，總長(zhǎng)521.549 m，從南往北上跨滬昆線(xiàn)、京滬線(xiàn)和滬寧城際鐵路等20股鐵路線(xiàn)。施工內(nèi)容主要包括主線(xiàn)高架橋梁和地面橋梁上部、下部結(jié)構(gòu)，橋面系及橋梁附屬設(shè)施，上部結(jié)構(gòu)為大跨度預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支T梁。

工程全部主線(xiàn)高架橋蓋梁及部分地面橋蓋梁采用立柱預(yù)埋鋼銷(xiāo)棒的型鋼托架法施工，蓋梁均為大體積懸挑式預(yù)應(yīng)力蓋梁，型鋼托架設(shè)計(jì)以最大蓋梁11#墩為對(duì)象，其外包尺寸為：25.148 m×3.500 m×4.000 m，混凝土理論方量304 m3，混凝土恒定荷載為7 600 kN。

2 施工重難點(diǎn)

該工程3幅橋橫斷面呈“品”字形布置，均為上跨20股鐵路線(xiàn)后的跳水臺(tái)形式，端點(diǎn)未落地，且3幅橋投影面寬50 m，主線(xiàn)橋蓋梁高約30 m。主線(xiàn)高架蓋梁投影下方為地面橋橋面和地面橋間隙（7.50 m），蓋梁懸挑段約17 m寬度在兩側(cè)地面橋上，如果在地面橋上搭設(shè)承重支架，則將會(huì)對(duì)地面橋梁體產(chǎn)生不利影響，且阻礙后續(xù)橋面系的施工，故設(shè)計(jì)采用預(yù)留銷(xiāo)棒的型鋼托架形式施工主線(xiàn)橋蓋梁，如圖1所示。

型鋼托架長(zhǎng)27.60 m，質(zhì)量約50 t，須以?xún)蓚?cè)地面橋橋面作操作平臺(tái)，先將托架分片吊上地面橋，并吊裝1臺(tái)750 kN汽車(chē)吊到地面橋橋面上用來(lái)安裝托架桁片，二次倒運(yùn)、托架拼裝是本方案施工的難點(diǎn)；其中鋼銷(xiāo)棒長(zhǎng)度及質(zhì)量也較大，安裝的定位主要由人工來(lái)微調(diào)，也是托架法施工蓋梁的難點(diǎn)[1,2]。

圖1 主線(xiàn)高架橋蓋梁托架立面及側(cè)面示意

3 大體積蓋梁施工方案確定

在立柱上預(yù)留好φ150 mm特種鋼銷(xiāo)棒孔洞，銷(xiāo)棒安裝好后在其兩側(cè)牛腿上各安裝1片型鋼桁架托架，2片型鋼托架采用對(duì)拉螺桿多點(diǎn)橫向連接為整體后，在其上布置28a#工字鋼小縱梁，然后在托架系統(tǒng)上搭設(shè)施工平臺(tái)及蓋梁模板系統(tǒng)。托架安裝采用750 kN汽車(chē)吊吊裝安裝到位，按規(guī)范預(yù)壓合格后進(jìn)行蓋梁施工。

型鋼托架分為5個(gè)系統(tǒng)：銷(xiāo)棒支撐系統(tǒng)、型鋼主桁架受力系統(tǒng)、桁架片對(duì)拉穩(wěn)固系統(tǒng)、型鋼縱梁分配系統(tǒng)及蓋梁底模系統(tǒng)。

4 型鋼托架驗(yàn)算

蓋梁（11#墩）長(zhǎng)25.15 m，寬3.50 m，高4.00 m，混凝土自身質(zhì)量760 t，托架自身質(zhì)量35 t，底模和側(cè)?？傎|(zhì)量80 t，荷載均勻分配。利用SPA2000結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)軟件對(duì)立柱φ150 mm銷(xiāo)棒、托架各縱橫梁型鋼進(jìn)行受力分析驗(yàn)算，結(jié)果表明該型鋼桁架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均能滿(mǎn)足要求。

構(gòu)件最大允許變形量為l/400=69 mm，計(jì)算托架的最大理論變形為35.40 mm，但在實(shí)際混凝土澆筑過(guò)程中的變形應(yīng)該會(huì)小于該值。在混凝土澆筑前對(duì)托架進(jìn)行預(yù)壓，以掌握托架的強(qiáng)度和剛度，并測(cè)定托架的彈性變形。實(shí)際測(cè)定最大變形量均值為27 mm，以之指導(dǎo)托架設(shè)置預(yù)留拱度。

經(jīng)理論計(jì)算及預(yù)壓后可知，托架在上部混凝土梁澆筑過(guò)程中能夠滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度的要求[3-6]。

5 型鋼托架施工

5.1 施工順序

立柱預(yù)留孔設(shè)置→銷(xiāo)棒、牛腿安裝→主桁架片吊裝→對(duì)拉穩(wěn)固→縱梁安裝→蓋梁底模系統(tǒng)安裝→托架預(yù)壓→蓋梁施工→托架拆除

5.2 立柱預(yù)留孔設(shè)置及銷(xiāo)棒牛腿安裝

在每根立柱內(nèi)預(yù)留2個(gè)內(nèi)徑160 mm的孔洞（共計(jì)4個(gè)），預(yù)留孔中心按立柱中心左右對(duì)稱(chēng)設(shè)置，橫向中心距600 mm，豎向中心距蓋梁底3 995 mm，預(yù)留孔套管采用φ160 mm鋼套管， 控制2根鋼套管的水平度、間距及位置，沿套管縱向每50 cm設(shè)置1道定位鋼筋，并在底面設(shè)置加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)片，立柱混凝土澆筑時(shí)加強(qiáng)周邊振搗（不得碰觸套管，以免造成偏位），套管端部采用膠布纏繞封口。

立柱澆筑完成拆模后，立柱腳手架拆到預(yù)留孔高度，工人在腳手架上將套管沖洗干凈后，配合位于地面橋橋面上的750 kN汽車(chē)吊機(jī)。吊機(jī)兩點(diǎn)吊裝銷(xiāo)棒呈水平狀，工人在一端牽繩牽引入預(yù)留孔。依次在4個(gè)預(yù)留孔內(nèi)插入4根φ150 mm的40鉻特種圓鋼銷(xiāo)棒，安裝前銷(xiāo)棒兩端加工標(biāo)準(zhǔn)絲牙并配備好螺帽。

安裝兩端的鋼牛腿和置于其上的鋼墊板，鋼牛腿尺寸為950 mm×350 mm×600 mm，鋼板墊尺寸為450 mm×350 mm×12 mm，鋼銷(xiāo)棒安裝好后用特制扳手用φ130 mm螺帽將銷(xiāo)棒和牛腿擰緊，并調(diào)整牛腿間距和水平，鋼墊板設(shè)置在牛腿上方。

5.3 主桁架片安裝

主桁架設(shè)置在銷(xiāo)棒兩側(cè)的牛腿上，共2片，每片2層，呈倒T形，上橫梁最長(zhǎng)27.60 m，凈高5.10 m，上橫梁為900 mm×300 mm的H型鋼，中橫梁為450 mm×300 mm的H型鋼，下橫梁為600 mm×200 mm的H型鋼，腹桿采用為400 mm×200 mm的H型鋼，桁架片各桿件節(jié)點(diǎn)之間采用焊接，桿件節(jié)點(diǎn)和支承處加焊鋼勁板。采用人工配合1臺(tái)750 kN汽車(chē)吊拼裝。

托架主桁架共分4片運(yùn)輸、吊裝，上2片長(zhǎng)13.800 m，下2片長(zhǎng)10.405 m，待鋼銷(xiāo)棒和牛腿支座安裝完成后即進(jìn)行桁架安裝。先采用750 kN吊機(jī)在東側(cè)地面橋橋面拼裝4片桁架，再吊裝至立柱一側(cè)牛腿上安裝到位。另一側(cè)桁架采用相同方法先在地面橋上拼裝后吊裝至立柱牛腿上。吊裝時(shí)嚴(yán)格控制吊機(jī)作業(yè)半徑，按要求做好防護(hù)工作。在立柱內(nèi)側(cè)搭設(shè)2 m×5 m上下梯道，作為托架吊裝及安裝時(shí)的人員上下通道。

5.4 主桁架片對(duì)拉

兩側(cè)主桁架片安裝好后，在2片主桁架縱橋向之間設(shè)置φ32 mm對(duì)拉圓鋼和φ48 mm對(duì)撐鋼管，在橫梁預(yù)留孔上對(duì)拉，共計(jì)24道，并在下橫梁與立柱間安裝4個(gè)鋼牛腿限位，確保主桁架的整體穩(wěn)定。

5.5 小縱梁安裝

托架頂部布設(shè)56根長(zhǎng)7.50 m的280 mm×125 mm的H型鋼小縱梁，間距400 mm均布，小縱梁與上橫梁間點(diǎn)焊連接。安裝好后在兩端設(shè)置鋼管?chē)鷻?，留? m長(zhǎng)度作為操作平臺(tái)。在小橫梁頂部滿(mǎn)鋪竹膠板，防止高空墜落。既有線(xiàn)及建筑物側(cè)設(shè)置竹籬笆硬隔離（圖2）。

圖2 型鋼托架安裝完成

5.6 蓋梁底模系統(tǒng)安裝

蓋梁底模斜坡段采用型鋼三角桁架結(jié)構(gòu)，型鋼三角桁架在橋面加工完成后分片吊裝上托架頂，底模采用厚10 mm鋼模板，立柱間水平段底模采用普通100 mm×100 mm木方上鋪設(shè)厚18 mm竹膠板（圖3）。

圖3 蓋梁底模系統(tǒng)

5.7 托架預(yù)壓

為了確保蓋梁施工的安全、可靠，對(duì)牛腿處的受力情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，通過(guò)加載試驗(yàn)，驗(yàn)證其受力性能，同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果，檢驗(yàn)銷(xiāo)棒的剛度和抗剪強(qiáng)度以及銷(xiāo)孔處混凝土的抗剪能力。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，采用混凝土預(yù)制塊加鋼筋作為預(yù)壓荷載。預(yù)壓荷載不應(yīng)小于托架承受的混凝土結(jié)構(gòu)恒載與蓋梁側(cè)模板質(zhì)量之和的1.10倍，約700 t（扣除立柱頂端部分混凝土質(zhì)量）。預(yù)壓完成并卸載后即可進(jìn)行后續(xù)蓋梁施工。

5.8 蓋梁施工

鋼筋施工→預(yù)應(yīng)力筋施工→模板施工→混凝土施工→預(yù)應(yīng)力張拉及錨固→壓漿及封錨[7-9]

5.9 托架拆除

托架的拆除順序按照安裝的反向進(jìn)行，同樣需人工配合750 kN汽車(chē)吊完成，先拆除蓋梁底模系統(tǒng)，然后拆除托架頂部縱梁，再分片拆除主桁架，最后拆除銷(xiāo)棒和牛腿（圖4、圖5）。

圖4 型鋼托架拆除

圖5 托架拆除后蓋梁

5.10 立柱預(yù)留孔修復(fù)

托架拆除后對(duì)立柱上的預(yù)留孔進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，用微膨脹水泥漿封堵，并將表面修飾美觀。

6 結(jié)語(yǔ)

型鋼托架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安拆便捷、載荷質(zhì)量大、重復(fù)利用率高、安全性高、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、可縮短工期等特點(diǎn)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)型鋼托架施工的過(guò)程和結(jié)果來(lái)看，證明了它具有這些特點(diǎn)。對(duì)于今后類(lèi)似的工程，可結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，靈活設(shè)計(jì)運(yùn)用型鋼托架，也可借鑒和參考此種施工方法。