橋梁蓋梁支架方案概述及工程實(shí)例

吳執(zhí)政

（廣州市市政集團(tuán)有限公司 廣州 510060）

0 引言

現(xiàn)澆鋼筋混凝土橋梁蓋梁的施工支架形式較多，在實(shí)際工程施工中，需要從多種備選支架方案中選擇最適合的方案。蓋梁結(jié)構(gòu)尺寸、離地高度、墩柱形狀、墩柱數(shù)量和地面條件等均會(huì)對(duì)蓋梁支架方案的選擇造成影響。蓋梁支架方案是否合理既是施工安全問題，也與施工成本和工期控制有關(guān)。最終采取的蓋梁支架方案應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性［1］，構(gòu)造簡(jiǎn)單、合理，結(jié)構(gòu)受力明確，支架裝拆方便。

1 蓋梁支架分類及比較

1.1 蓋梁支架分類

蓋梁支架可分為落地滿堂支架、架空支架。落地滿堂支架包括盤扣式、碗扣式、扣件式鋼管支架等；除落地滿堂支架之外的其他支架類型可統(tǒng)稱為“架空支架”，架空支架分為柱梁式、附著式、混合式等。蓋梁支架的分類如圖1所示。

圖1 蓋梁支架分類Fig.1 Classification of Cap Beam Support

1.2 蓋梁支架方案的比較（見表1）

表1 蓋梁支架方案對(duì)比［2-3］Tab.1 Comparison of Cap Beam Support Schemes

2 蓋梁支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 落地滿堂支架

⑴首先明確落地滿堂支架的類型選擇。由于盤扣式支架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、承載力強(qiáng)、整體性好、安全可靠等特點(diǎn)，自2020 年起，全國(guó)多地建設(shè)行政主管部門陸續(xù)發(fā)文推廣采用承插型盤扣式鋼管支架，限制采用碗扣式、扣件式、輪扣式等鋼管支架，逐步淘汰門式鋼管支架。

⑵盤扣式支架的設(shè)計(jì)常用參數(shù)

立桿直徑、壁厚：?60.3 cm×3.2 mm；

立桿縱、橫間距：@90 cm×60 cm、@60 cm×60 cm；

步距：標(biāo)準(zhǔn)150 cm，頂層步距100 cm；

單根立桿軸力設(shè)計(jì)值：宜為40～65 kN。

⑶蓋梁支架設(shè)計(jì)和計(jì)算應(yīng)符合《建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ∕T 231—2021》［4］的規(guī)定，應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于立桿、水平桿、斜桿、剪刀撐等布置的構(gòu)造要求。

⑷應(yīng)在支架設(shè)計(jì)中明確立桿底部地基承載力要求，如現(xiàn)場(chǎng)不滿足要求，則需明確地基處理措施。

2.2 柱梁式架空支架

⑴柱梁式架空支架應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳力路徑清晰，避免過(guò)多的中間傳力環(huán)節(jié)。“柱梁式”的“柱”包括鋼管柱、貝雷墩等，“梁”包括貝雷梁、工字鋼梁等。

⑵鋼管柱的底部應(yīng)設(shè)置混凝土基礎(chǔ)，或支承在橋梁承臺(tái)頂面。應(yīng)在混凝土基礎(chǔ)或承臺(tái)頂面預(yù)埋鋼板，與鋼管柱底焊接，并設(shè)三角形肋板撐角。

⑶支架立柱宜選用圓形鋼管柱［5］，鋼管柱的直徑D為300～800 mm，厚度10～20 mm；鋼管柱的縱橋向間距為2～3 m左右，橫橋向間距為4～8 m。

⑷鋼管柱頂通常先設(shè)置縱橋向的墊梁（工字鋼梁），再在墊梁上設(shè)置卸落裝置及橫橋向的主梁（貝雷梁、工字鋼、H 型鋼等）。貝雷梁通常采用321 普通型貝雷梁（梁高150 cm）；如果蓋梁重量大，可考慮采用HD200型貝雷梁（梁高200 cm）。

⑸主梁下的卸落裝置以往多采用砂筒，目前還有鋼楔塊、楔形落架塊等。鋼楔塊由上、下2個(gè)鋼楔子，與精軋螺紋鋼、螺母配套組成，鋼楔子的總高度28 cm，最大卸落高度約4 cm，如圖2?所示；楔形落架塊由上、下、左、右共4 個(gè)楔形塊，與精軋螺紋鋼、螺母配套組成，落架塊最大高度約25 cm，可通過(guò)螺栓的松弛緊固調(diào)整5 cm高差，達(dá)到快速落架的目的，如圖2?所示。

圖2 卸落裝置Fig.2 Unloading Device （cm）

2.3 抱箍法支架

2.3.1 鋼抱箍的設(shè)計(jì)主要參數(shù)［6］

圓柱直徑D：D≤2.5 m（D＞2.5 m 時(shí)，抱箍的承載力應(yīng)做試驗(yàn)驗(yàn)證）；

抱箍箍身的高度B：主抱箍宜為500～1 000 mm，副抱箍可為300～500 mm；

抱箍箍身的厚度t：宜為12～20 mm；

抱箍連接板及加勁板的厚度：宜為20～30 mm；

螺栓擰緊后兩片抱箍間的接頭連接板凈間距：20～40 mm；

連接螺栓：宜為高強(qiáng)螺栓，直徑宜為20～36 mm。

2.3.2 連接螺栓及其排列［7］

連接螺栓宜采用高強(qiáng)螺栓，可為8.8 級(jí)或10.9 級(jí)。在連接板的豎直方向，螺栓間距在滿足構(gòu)造要求的情況下宜緊湊布置，并每隔1～2個(gè)螺栓設(shè)置1道水平加勁板。抱箍連接板上螺栓應(yīng)盡量沿豎直方向布置成一列，如預(yù)緊力不能滿足承載要求，則至多按兩列布置。

螺栓的擰緊應(yīng)分級(jí)依次進(jìn)行，應(yīng)采用扭力扳手進(jìn)行螺栓擰緊，按螺栓扭矩大小宜分成30%（初擰）、80%（二擰）、100%（終擰）共三級(jí)，初擰、二擰和終擰的順序均為先內(nèi)列后外列，每一列的螺栓擰固順序宜沿豎向從上至下依次進(jìn)行。

2.3.3 防滑［8］

不少文獻(xiàn)指出，宜在鋼抱箍箍身內(nèi)壁用萬(wàn)能膠黏貼一層3～5 mm 厚的夾線橡膠板或用土工織物材料纏繞抱箍箍身，以防止墩柱混凝土表面局部刻痕，并增大抱箍與墩柱表面的摩擦力。但工程實(shí)踐表明，除銹后的鋼抱箍直接緊箍墩柱不會(huì)產(chǎn)生刻痕，鋼箍身直接箍緊墩柱，也可以很好地保證摩擦力，而箍身內(nèi)壁的橡膠板可能因黏貼不牢，導(dǎo)致橡膠板脫落，反而影響摩擦力。

2.3.4 支座牛腿

蓋梁支架的主梁搭設(shè)在鋼抱箍的支座牛腿上，支座牛腿有兩種設(shè)置方式：①與抱箍連接板合并設(shè)置；②與抱箍連接板分開設(shè)置，即在單片抱箍箍身中間另外焊接支座牛腿。建議采用連接板和支座板合并設(shè)置的第一種方式，這樣既可降低鋼抱箍的制作成本，也更能保證支座位置的抱箍與墩柱的摩擦力。

2.3.5 雙抱箍

目前在高速公路橋梁施工中，抱箍法支架通常采用“雙抱箍”，即在同一條墩柱上設(shè)置上、下共兩個(gè)緊貼的鋼抱箍，通常稱上面的抱箍為“主抱箍”，下面為“副抱箍”，蓋梁模板支架的荷載全部由主抱箍承擔(dān)，副抱箍不參與抱箍計(jì)算。副抱箍的作用是給主抱箍定位、便于安裝拆除主抱箍以及提供一定的抱箍承載力安全儲(chǔ)備。雙抱箍是一種很好的做法，建議全面推廣。

2.4 銷棒法支架

2.4.1 銷棒預(yù)埋對(duì)墩柱結(jié)構(gòu)的影響［9］

銷棒法支架的一個(gè)明顯缺點(diǎn)是對(duì)墩柱結(jié)構(gòu)造成一定的不利影響，包括墩柱主體結(jié)構(gòu)的微小損傷和外觀質(zhì)量缺陷等，這些使得銷棒法支架的應(yīng)用普及性遠(yuǎn)不如抱箍法支架。施工時(shí)應(yīng)將不利影響降至最低，不能因銷棒預(yù)埋而隨意切斷墩柱鋼筋；如不得不切斷個(gè)別鋼筋時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)加強(qiáng)補(bǔ)救措施。預(yù)留孔道應(yīng)按要求進(jìn)行封堵和表面處理，保證墩柱外觀質(zhì)量。

2.4.2 銷棒的選擇及預(yù)埋方式［10］

銷棒通常采用強(qiáng)度等級(jí)較高的鋼材，比如Q355、Q390等。銷棒的種類包括實(shí)心圓鋼棒、實(shí)心方鋼、厚鋼板或厚鋼板貼合、H型鋼盒、槽鋼或型鋼組合等。

為重復(fù)利用銷棒，通常在墩柱的適當(dāng)位置預(yù)埋PVC 管，形成預(yù)留孔洞，在蓋梁施工時(shí)再將銷棒插入。預(yù)留孔洞的尺寸應(yīng)比銷棒稍大10～20 mm，孔洞尺寸不應(yīng)預(yù)留過(guò)大。

2.4.3 銷棒上的支承墊塊

采用圓鋼棒作為銷棒時(shí)，為了更穩(wěn)固地支承上部的主梁，應(yīng)設(shè)置支承墊塊（或稱鋼板支座），支承墊塊與銷棒穩(wěn)固支承，并宜有緊固件進(jìn)行緊固。

2.5 托架法

⑴托架法多用于采用懸澆施工現(xiàn)澆連續(xù)梁0、1號(hào)塊施工，也可用于矩形獨(dú)柱墩蓋梁的支架。

⑵在墩柱施工時(shí)，應(yīng)在墩柱內(nèi)部預(yù)埋托架的預(yù)埋件。預(yù)埋件多采用精軋螺紋鋼對(duì)拉桿、插槽盒。預(yù)埋件的對(duì)拉桿宜能重復(fù)利用。

⑶托架一般為三角托架，對(duì)獨(dú)柱蓋梁，托架布置在墩柱兩側(cè)，與墩柱預(yù)埋件連接的托架上、下節(jié)點(diǎn)多采用鉸接，鉸接節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)應(yīng)安全可靠［11］。

3 工程實(shí)例

3.1 落地滿堂支架

廣州市東曉南路至廣州南站連接線工程的橋梁蓋梁類型較多，由于蓋梁離地高度普遍較小，為1.5～7.5 m；墩柱截面為矩形，無(wú)法采用抱箍法支架；現(xiàn)場(chǎng)地基承載力尚可；監(jiān)理單位對(duì)銷棒法支架方案不太認(rèn)可。故支架方案選擇時(shí)，選用落地滿堂盤扣式支架。主線右幅6#蓋梁尺寸為1 673 cm×190 cm×230 cm，為雙柱墩，C40 混凝土方量為60.1 m3。盤扣式支架立桿間距為@60 cm×90 cm，步距150 cm，托座上面大楞為14#工字鋼，小楞為10 cm×10 cm 木枋，其支架設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 蓋梁落地滿堂支架設(shè)計(jì)Fig.3 Design of Floor Full Support of Bent Cap （cm）

3.2 柱梁式架空支架

花都至東莞高速公路一標(biāo)共有7 條薄壁墩蓋梁，均為獨(dú)柱蓋梁，F(xiàn)68#蓋梁長(zhǎng)×寬×高=1 495 cm×180 cm×220 cm，墩柱截面尺寸為330 cm×130 cm。由于蓋梁離地高度普遍較大，為9.5～12.5 m；墩柱截面為矩形，無(wú)法采用抱箍法支架；蓋梁位于G106 國(guó)道上，施工期間須維持交通，故支架方案選擇時(shí)，薄壁墩蓋梁均采用柱梁式架空支架。在橋梁承臺(tái)頂面豎立4 條?478 mm×8 mm 鋼管柱，縱橫橋向間距1.8 m×5.0 m，鋼管柱頂設(shè)縱橋向2I40b工字鋼墊梁，墊梁上設(shè)置卸架裝置（鋼楔塊或砂筒），再安裝橫橋向單層雙排貝雷梁主梁、縱橋向I14#工字鋼分配梁@40 cm∕50 cm 及底模板，支架如圖4所示。

圖4 柱梁式架空支架立面Fig.4 Elevation of Column Beam Overhead Support（cm）

3.3 抱箍法支架

花都至東莞高速公路一標(biāo)橋梁蓋梁總數(shù)192 條，其中160 條圓柱墩蓋梁為雙柱或多柱蓋梁，支架方案選擇時(shí)首先考慮采用抱箍法支架。墩柱直徑為120～160 cm，與?120～160 cm鋼抱箍的構(gòu)造基本一致，鋼抱箍箍身鋼板厚16 mm，連接板及其加勁板厚20 mm；主、副抱箍的高度分別為600 mm、400 mm；每個(gè)主鋼抱箍配16個(gè)8.8級(jí)的M30高強(qiáng)螺栓。?120 cm 抱箍構(gòu)造如圖5所示。

圖5 抱箍加工Fig.5 Hoop Processing （cm）

根據(jù)蓋梁的墩柱數(shù)量、蓋梁高度等特征，將抱箍法支架分成幾類，分別進(jìn)行支架設(shè)計(jì)。以G58#蓋梁支架為例，其為三柱蓋梁，墩柱直徑D120 cm，蓋梁尺寸為長(zhǎng)×寬×高=2 220.1 cm×190 cm×180 cm，設(shè)置3對(duì)雙抱箍，主梁采用I63工字鋼（或2I45 工字鋼），分配梁I14 工字鋼@60 cm。其蓋梁支架如圖6所示。

圖6 抱箍法支架立面Fig.6 Elevation of Hoop Method Support （cm）

3.4 銷棒法支架

珠海市某大橋1 標(biāo)全長(zhǎng)4.4 km，共有橋梁10 座。蓋梁類型很多，圓柱墩蓋梁均采用抱箍法支架，矩形墩蓋梁由于無(wú)法采用抱箍法，支架方案選擇時(shí)，大部分蓋梁采用銷棒法支架；但由于部分蓋梁結(jié)構(gòu)高度大（250 cm 以上），自重荷載大，如采用銷棒法支架則造成銷棒和主梁的計(jì)算剪力很大，故少部分蓋梁采用柱梁式架空支架。造貝互通主線橋的47 條蓋梁均為矩形墩蓋梁，其中41 條采用銷棒法支架，6 條采用柱梁式支架。抱箍法和柱梁式架空支架與前面所述類似，本處僅敘述銷棒法支架。

每個(gè)矩形墩柱上預(yù)埋?200∕180 mm 的PVC 管，插入?180∕160 mm 的Q390 實(shí)心鋼棒，鋼棒之上設(shè)置支承墊塊，并安裝單層雙排貝雷梁，再安裝縱橋向I14#工字鋼分配梁@30∕40 cm。鋼棒的直徑根據(jù)其承受貝雷梁傳來(lái)的豎向荷載來(lái)確定，鋼棒支座反力設(shè)計(jì)值小于700 kN 的，選用?160 mm 鋼棒；支座反力為700～840 kN的，采用?180 mm鋼棒。

造貝立交主線橋18#蓋梁尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=3 970 cm×180 cm×220 cm，墩柱為矩形截面180 cm×160 cm，其支架如圖7所示。

圖7 銷棒法支架立面Fig.7 Elevation of Pin Bar Method Support （cm）

3.5 混合式支架

花都至東莞高速公路某標(biāo)的23 條框架墩蓋梁及墩柱間距超過(guò)10 m的2條圓柱墩蓋梁，共25條蓋梁采用抱箍法與柱梁式混合支架，采用混合支架的主要原因是：墩柱間距大（10～19 m），蓋梁截面尺寸大，自重荷載大，如采用抱箍法支架，則對(duì)鋼抱箍的抗滑移和主梁的抗彎抗剪能力要求都大，故綜合比較后，在墩柱鋼抱箍之間再增加1～2列鋼管立柱，形成混合式支架。

F65#蓋梁尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=2 010 cm×190 cm×260 cm。圓柱形墩柱直徑?160 cm，混合支架的抱箍為?160 cm鋼抱箍，混合支架的鋼管柱采用?478 mm×8 mm鋼管柱，混合支架的主梁為橫橋向I63a 工字鋼，其上為縱橋向I14#工字鋼分配梁@40 cm?；旌现Ъ芰⒚嫒鐖D8所示。

圖8 混合式支架立面Fig.8 Elevation of Hybrid Support （cm）

4 支架方案的選擇思路小結(jié)

⑴蓋梁施工支架方案選擇的評(píng)價(jià)要素包括方案適用性、安全可控性、裝拆便利性、施工周期、施工成本等，應(yīng)從安全可靠、施工便利、工期短、成本低等綜合最優(yōu)條件來(lái)選擇支架方案。同一個(gè)橋梁工程項(xiàng)目，可根據(jù)不同地段位置選擇不同的蓋梁支架方案。

⑵在落地滿堂支架和架空支架均有實(shí)施條件的情況下，首選架空支架。橋梁蓋梁支架盡量不采用落地滿堂支架，架空支架搭設(shè)時(shí)間短，施工更便利，且相對(duì)安全可靠。在蓋梁高度較大（即自重荷載較大）的情況下，落地滿堂支架往往容易造成支架立桿間距過(guò)密，支架裝拆操作不便，此時(shí)采用架空支架更合適。

⑶當(dāng)遇到蓋梁底部有障礙物（如河、湖、既有構(gòu)筑物等）、或地面需維持社會(huì)交通、或蓋梁離地高度超過(guò)20 m或橫截面積很大的蓋梁、或蓋梁底軟弱地基加固費(fèi)用高等情況時(shí)，不應(yīng)采用落地滿堂支架。

⑷在架空支架中，優(yōu)先選擇附著式架空支架。附著式架空支架比柱梁式架空支架的施工時(shí)間更短，施工成本更低。一般只有在蓋梁自重荷載特別大或不能采用銷棒法支架的非圓形墩蓋梁等情況下，才考慮采用柱梁式架空支架。

⑸對(duì)于圓柱墩蓋梁，首選抱箍法支架。抱箍法支架是蓋梁支架中結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、成本最低、工期最短、施工最便利的支架型式。一般對(duì)于圓柱墩蓋梁，柱中心間距小于10 m，應(yīng)采用抱箍法支架；當(dāng)柱中心間距大于10 m時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況采用抱箍法與柱梁式混合支架。

⑹對(duì)于非圓形墩蓋梁（比如矩形墩蓋梁、異形墩蓋梁等），由于墩柱截面不是圓形，無(wú)法采用抱箍法架空支架。如無(wú)明確限制，可考慮采用銷棒法支架；如限制采用銷棒法支架，可考慮托架法、柱梁式、混合式支架等。