連續(xù)梁現(xiàn)澆施工大跨度支架方案研究

王建東

摘要：結合福州繞城公路東南段A7合同段瑯岐特大橋1 號橋主跨3×40m連續(xù)梁支架現(xiàn)澆施工實例，對于大尺寸及大體積的連續(xù)梁現(xiàn)澆采用WDJ型碗扣件搭設滿堂支架，跨越地方道路采用貝雷桁架縱梁+鋼管柱支墩設置大跨度通車門洞方案，支架結構承載能力驗算方法進行了詳細的闡述。為此類現(xiàn)澆連續(xù)梁支架方案提供借鑒。

Abstract： Combined with the construction example of the 3×40m cast-in-situ continuous beam support for the main span of the Langqi Bridge No.1 Bridge of the A7 contract section of the southeast section of the Fuzhou Ring Road， the large-size and large-volume cast-in-place continuous beam using WDJ bowl fasteners to set up full support， the scheme of using Bailey truss longitudinal beam+steel pipe column buttress to set large-span opening to traffic across local roads， and the checking method of bearing capacity of support structure are described in detail， which provides reference for this kind of cast-in-place continuous beam support scheme.

關鍵詞：現(xiàn)澆連續(xù)梁;滿堂支架;大跨度門洞;WDJ型碗扣件;貝雷桁架;驗算

Key words： cast-in-place continuous beam;full support;large-span doorway;WDJ-type bowl fastener;Bailey truss;check calculation

中圖分類號：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）30-0145-04

0 ?引言

隨著橋梁工程技術的發(fā)展及日漸繁忙交通通行的需要，橋梁上構梁體向著更大跨度及更大尺寸方向發(fā)展，也意味著連續(xù)梁支架現(xiàn)澆施工的支架及門洞結構需具有更高的承載能力及安全穩(wěn)定性;以往采用普通鋼管搭設現(xiàn)澆滿堂支架，采用型鋼作門洞縱梁的支架方案已不能滿足現(xiàn)在大跨度連續(xù)梁現(xiàn)澆的需要。在福州繞城公路瑯岐特大橋1號橋主跨3×40m連續(xù)梁支架現(xiàn)澆時，創(chuàng)造性地采用WDJ型碗扣件搭設滿堂支架、貝雷桁架縱梁+鋼管柱支墩設置大跨度門洞的支架方案，確保了施工質(zhì)量及施工安全。

1 ?工程簡介

瑯岐特大橋1號橋采取左右分離式結構，左幅橋中心里程為ZK31+315.357，全橋長973.5m;右幅橋中心里程為YK31+286.5，全橋長928.5m;左右幅橋主跨均采用3×40m連續(xù)箱梁跨越地方道路。上構3×40m連續(xù)箱梁設計結構為單箱三室。連續(xù)梁頂面寬18m，底部寬13.0m，兩側翼緣板寬各2.0m，梁高1.8m，頂板砼厚0.25m，底板砼厚0.22m，邊腹板、中腹板砼均厚0.5m。結構尺寸見圖1所示。

2 ?支架系統(tǒng)總體方案

本項目連續(xù)梁根據(jù)地形條件、施工環(huán)境及設備機具等情況，擬采用滿堂支架法現(xiàn)澆，但該連續(xù)梁具有跨度大、橋面寬、作用于支架的荷載大等特點，且中間跨上跨地方道路，需留置雙車道和行人通行的門洞，傳統(tǒng)的普通鋼管支架、型鋼門洞不能滿足施工承載及安全要求。故本項目需解決滿堂支架及大跨度門洞所采用的材料和設計方案難題。

經(jīng)對不同的支架材料及支架方案進行了技術、經(jīng)濟及安全穩(wěn)定性的綜合評估，并在承載驗算的基礎上進行了支架方案的多次修改及優(yōu)化，最終采用承載能力強、安全穩(wěn)定性好、施工簡便的WDJ型碗扣件搭設支架，和采用貝雷桁架縱梁+鋼管柱支墩設置大跨度通車門洞的支架方案。具體支架方案如下：

支架體系采用WDJ型碗扣件（？準48×3.5）。立桿沿橋梁縱向按間距60cm布設，翼緣板下立桿橫向間距90cm，其余部位均為60cm;且兩側翼緣板外側還各鋪設1m寬工作通道。支架體系步距以120cm為主，部分采用60cm結合布置;橫向按每7排立桿（且不能超過4.5m）布設1道剪刀撐，在支架的底部、頂部均布設水平剪刀撐，當支架搭設高度超過4.8m后，按間距不超過4.8m增設中間部位的水平剪刀撐。

在支架立桿頂部插設可調(diào)頂托，頂托U槽內(nèi)布置10×15縱梁方木，間距與立桿橫向間距相同（底板下為60cm，翼緣板下為90cm），上鋪10×10橫梁方木，沿橋縱向間距30cm/道，橫梁上鋪2cm厚竹膠板箱梁底模板。

支架設置預拱度，在跨中處按0.2%倍跨徑考慮，支座處為0，縱向按拋物線設置。

連續(xù)梁中間跨跨越地方道路，并與道路正交，地方道路路面寬度12m，兩側人行道寬3m。按交管部門要求設置2車道通車門洞，門洞兩側留置1.5m寬人行通道。采用鋼管柱+貝雷梁作縱梁的門洞跨越現(xiàn)有道路，搭設完成的門洞凈高超過4.5m，凈寬2×3.5m。支架及門洞搭設方案見圖2、圖3、圖4所示。

3 ?支架搭設施工關鍵技術及措施

3.1 支架基礎處理

清除地面雜草、雜物、腐植土，并做好排水措施。根據(jù)換填層基底標高測量原地表開挖深度。人機配合按1：0.5坡比開挖坑槽至換填層基底標高處，然后分層填筑35cm厚片石（坡比為1：0.5），在其上澆筑20cm厚C25砼支架基礎，換填完成后做承載力及壓實度試驗，滿足承載力>125kPa、壓實度>94即可搭設支架，如不滿足要求則需加深基礎處理。溝槽與基礎間空隙用原土回填，并碾壓密實。見圖5所示。

基礎施工要求：①換填采用片石分層填鋪、碾壓。分層厚度為20cm+15cm，采用20t振動壓路機碾壓四遍，最后兩遍壓實限差值小于2mm。②換填層承載力通過試驗確定需達到125kPa，壓實度達到94%后方能進入下道工序。③基礎換填完成后盡快施作砼面層，3d內(nèi)禁止雨水或地下水浸泡。

3.2 支架拼裝

①碗扣式腳手架構件采用汽車由材料存放場運送至現(xiàn)場，材料存放場內(nèi)起重吊車配合裝車。②施工前做好詳細的技術交底與計算書，保證支架搭設技術可靠和使用安全。③按支架圖放出軸線定位，施工人員按照軸線布置網(wǎng)格。④支架搭設按高度分階段實施，先第1階段搭設（高度6m），檢查合格后方可搭設下一階段。以后每上升3m高度檢查一次。⑤按立桿→橫桿→斜桿的次序逐層搭設支架。底層掃地桿的水平直線度控制在≤L/200，橫桿水平度控制在L/400內(nèi)。⑥支架全高垂直偏差控制在L/500內(nèi)，且最大允許總偏差不得超過100mm。⑦支架周邊架設安全網(wǎng)防護，以防墜物砸傷。⑧支架搭設完畢后，組織技術、監(jiān)理、安全、施工等有關人員對整個支架進行全面檢查。

3.3 門洞設置

連續(xù)梁第2跨正交跨越現(xiàn)有道路，采用鋼管柱+貝雷梁設置門洞跨越。

3.3.1 鋼管立柱基礎

條形基礎在道路兩側對稱布置2道，間距9m，每道長度21.6m，截面尺寸1.0×0.8m。

3.3.2 鋼管立柱布置

鋼管立柱采用？準426螺旋管，立柱底部與基礎采用鋼板剛性聯(lián)接以保證其穩(wěn)定性。立柱單根長3.2m，同排立柱間距2.5m，每道條形基礎上布置9根。立柱兩端焊接60cm×60cm×2cm鋼板。

3.3.3 工字鋼橫梁布置

橫梁布置在鋼管立柱頂部，與立柱頂鉸接，采用雙拼I50a工字鋼，長21m。

3.3.4 貝雷行桁架縱梁布置

縱梁為主要受力結構，采用貝雷桁架?？v梁搭設于橫梁上，與橫梁垂直布置，梁底板下間距為90cm，翼緣板下間距為135cm?？v梁單根長9m，共21片。

3.3.5 [20槽鋼分配梁等布置

縱梁上設[20槽鋼分配梁，間距按60cm。為確保雜物、砼漿不掉落，保障行車安全，槽鋼分配梁上滿鋪2.0mm厚鋼板，鋼板上再橫向鋪設10×15方木作支架立桿的墊木。

3.4 支架預壓

為了控制連續(xù)梁的線型及檢驗支架、門洞結構的承載安全穩(wěn)定性，并消除架體非彈性形變和地基沉降，測算彈性形變用于控制梁底板的標高。在完成支架、門洞搭設且鋪設底模后進行超載預壓。堆載采用砂袋，按梁體鋼筋砼重0.6倍、1倍、1.2倍分3級進行。沉降觀測點的布設及觀測頻率、方法，堆載的位置及次序，每級堆載、卸載間的靜置時間，完成預壓的判斷標準等均嚴格按規(guī)范及設計要求進行。完成預壓后，分析、處理沉降數(shù)據(jù)，評估支架及門洞結構安全穩(wěn)定性。最后按計算結果調(diào)整支架頂部標高，預留合理上拱度，以確保梁體線型。

3.5 支架拆除方法及要求

連續(xù)梁砼達到設計強度后張拉全橋預應力，且壓漿完畢后方可拆除支架。①全面檢查支架所有連接件、支撐體系構造是否滿足安全要求，拆除方案經(jīng)審批同意后實施支架拆除。②對施工人員進行支架拆除專項安全技術交底。③劃出安全作業(yè)區(qū)，設置警戒線，派專人看管。④拆除作業(yè)順序與搭設順序相反，按先搭后拆、后搭先拆的順序進行。⑤拆除的方木、型鋼、扣件鋼管等構件用16t汽吊吊放至地面，嚴禁拋擲。⑥拆除的構配件分類堆放，便于周轉及運輸。

4 ?結構承載計算

4.1 荷載取值及材料力學參數(shù)

4.1.1 荷載取值

①連續(xù)梁鋼筋砼重量：連續(xù)箱梁中間標準斷面的面積為11.6m2。鋼筋砼容重按26kN/m3。箱梁底板寬度為13.0m，為了更加確保安全，按箱梁砼重量全部作用于底板下的支撐結構。則箱梁鋼筋砼產(chǎn)生的荷載為：11.6×26/13=23.2kN/m2。②模板、方木、模板支架等重量荷載：3.0kN/m2。③施工人員、機具、設備荷載：2.5kN/m2。④振搗砼的沖擊荷載：2.0kN/m2。⑤碗扣式鋼管及扣件自重荷載：底板下支架立柱間距為60cm，按50kg/m3計算。支架最高為7.2m，轉換成單位面積荷載為：50×9.8×7.2×10-3=3.5kN/m2。⑥可變荷載分項系數(shù)取值1.4，永久荷載分項系數(shù)取值1.2。

4.1.2 材料力學參數(shù)

①竹膠板力學參數(shù)：[σ]=12MPa，[τ]=1.3MPa，E=5×103 MPa。②10×10cm方木（松木）力學參數(shù)：[σ]=12MPa，[τ]=1.2MPa，E=9×103MPa，W=1.7×105mm3，I=8.3×106mm4。③10×15cm方木（松木）力學參數(shù)：W=3.75×105mm3，I=28.1×106mm4。④碗扣式鋼管力學參數(shù)：[σ]=140MPa，Aj=489.3mm2。

4.2 底模、橫梁方木、縱梁方木驗算

4.2.1 驗算說明

①最不利荷載處取中間腹板下。②底模采用竹膠板（規(guī)格：122×244×2cm），下設間距30cm的方木橫梁（規(guī)格：10×10cm）。將底模簡化成跨徑30cm簡支梁。③因方木橫梁下的方木縱梁間距為60cm。故橫梁按跨度為60cm的2等跨連續(xù)梁進行驗算。④方木縱梁規(guī)格為10×15cm，因支架立桿間距為60×60cm，故縱梁按跨度為60cm的2等跨連續(xù)梁進行驗算。

4.2.2 計算結果見表1。

4.3 碗扣件立桿承載力檢算

連續(xù)梁自重及施工時所有荷載均經(jīng)縱梁傳遞給支架立桿，立桿為受軸向壓應力的細長桿件，需進行失穩(wěn)驗算。立桿按高L0=1.2m、兩端鉸接進行失穩(wěn)驗算。

最不利荷載處取中間腹板下。則單根鋼管立桿承受的軸向壓荷載為：

P=（0.6×0.6）×（1.2×（1.8×26+3+3.5）+1.4×（2+3））=25.6kN

L0=1.2m時，查表得i=15.8cm，計算λ=L0/i=75.95，查表得φ=0.746

σ=N/（φAj）=（25.6×103）/（0.746×489.3）=70.0MPa<[σ]=140MPa。

4.4 通車門洞結構承載驗算

4.4.1 貝雷桁架縱梁

貝雷桁架按長度為12m，兩支點相距9m，承受線性均布荷載作用的梁體進行承載驗算。

所有荷載作用于換算成梁底單位面積荷載為（1.2×（23.2/13+3+3.5）+1.4×（2+3））=16.94kN/m2。梁底下共布設有17片貝雷桁架組，則作用于單片貝雷桁架組上的線性荷載為（16.94×13）/17+2.1（貝雷桁架自重）=14.1kN。

計算得單片貝雷桁架縱梁：

彎矩M=625.8<[M]=788.2kN·m

剪力Q=173.5<[Q]=245.2kN

4.4.2 門洞立柱頂部布設2I50a工字鋼，承受貝雷桁架縱梁傳遞的荷載，本項目按跨徑為2.5m的3跨連續(xù)梁進行承載驗算。驗算結果見表2。

4.4.3 鋼管立柱計算

鋼管立柱采用？準426鋼管，通車門洞下每根鋼管立柱承受2.5×6=15m2面積的上部荷載，加上門洞結構自重，計算得單根鋼管立柱承受的軸向壓力荷載為863.2kN。計算長度L0=3.2m，i=14.75cm，計算λ=L0/i=21.7，查表得φ=0.903，由Aj=117.9cm2得：σ=N/（φAj）=81.1MPa<[σ]=140MPa

5 ?結束語

本項目通過合理選用材料，科學設計及優(yōu)化支架及門洞方案，嚴格進行承載驗算。并在支架及門洞搭設時采取技術措施，確保支架搭設質(zhì)量。澆筑后的連續(xù)梁線型美觀，質(zhì)量達到設計及規(guī)范的要求，得到了建設方的高度評價。

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