Research on Cast-in-place Construction Technology of Continuous Beam Support under Difficult Conditions
孙忠明 SUN Zhong-ming
（中铁十二局集团第一工程有限公司，西安 710038）
（The 1st Engineering Co.，Ltd. of China Railway 12th Bureau Group，Xi'an 710038，China）
摘要：进行天宝～猴桥高速公路八抱树特大桥主跨连续梁支架法现浇施工时，采用了承载能力强、安全稳固好、施工简单快捷的万能杆件作支墩；使用重量轻、拼装简易、结构设计合理，承受弯矩能力强的贝雷桁架作纵梁构成大跨度通道，形成季节性河流在雨季时节的排洪通道，确保了施工安全及施工质量。
Abstract: In the cast-in-place construction of the main span continuous beam with support method of the Tianbao-Houqiao Expressway Babaoshu Bridge, the universal rod with strong bearing capacity, good safety and stability, simple and quick construction is used as the buttress; the Bailey truss with light weight, easy assembly, reasonable structure design strong bending moment ability is used as the longitudinal beam to form a large-span channel, thus forming a flood channel for seasonal rivers in the rainy season, so as to construction safety and construction quality.
关键词：现浇连续梁；排洪通道；万能杆件；贝雷桁架；承载验算
Key words: cast-in-place continuous beam；flood discharge channel；universal rod；Bailey truss；bearing verification
中图分类号：U445.4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）35-0205-03
0 引言
满堂支架现浇法作为桥梁上构连续梁施工的常用方法之一，具有施工简单、不需要大型机具设备及质量控制容易、造价低等优势。但要求支架系统具有强大的承载能力及良好的安全稳定性，以承载梁体浇筑时产生的巨大施工荷载，同时要避免支架变形沉降过大影响梁体线型。随着梁体的尺寸日趋增大，梁体的重量也对应成倍增长。当遇上难以加固的软弱地基，或是因各种原因需要预留大跨度通道时，对通道支墩和纵梁结构的承载能力要求非常高，以往常规的钢管或型钢已难以满足施工要求，故大尺寸连续梁现浇时寻求搭设大跨度通道的材料及构件成为亟需解决的问题。
1 工程简介
国家高速公路网G5615天宝～猴桥高速公路石屏至元江（红龙厂）段第3合同段八抱树特大桥设置（32+48+32）m连续梁跨越季节性河流，设计为左右幅分离式。
上构连续梁采用单箱双室箱形截面，箱梁顶宽14m，底宽8m，中支点梁高3.5m，跨中梁高2.5m，梁底曲线采用二次抛物线。顶板厚39.5cm，底板厚30～60cm，腹板厚40～60cm，全联设置5道横隔板。
2 现浇梁体的施工支架设计及搭设方案
2.1 总体方案设计
连续梁拟采用支架法现浇施工。经向当地民众进行了解，八抱树特大桥跨越的河流旱季时无流水，但在雨季，该河流作为主要泄洪通道。且在暴雨季节，流量非常大。按施工进度计划，连续梁施工时为当地雨季，为了确保顺利排洪及施工安全，主跨需尽量预留足够宽度的排洪断面，故需减少通道支墩数量，增大通道跨度。在相同条件下，则意味通道的支墩需能够承受与跨度成正比的压力荷载，大跨度通道纵梁更是要能够承受与跨度的平方成正比的弯矩。故选择何种材料、构件作通道支墩及纵梁为本项目支架设计时急需解决的最大难题。
参考以往类似项目的施工经验，参阅文献，对不同通道方案进行结构承载验算、技术可行性评估及造价分析，经综合比选后，综合运用了万能杆件作支墩，贝雷桁架作纵梁构成大跨度通道，形成季节性河流在雨季时节的排洪通道，确保了施工安全及施工质量。
万能杆件为杆件拼装式结构，重量轻，适应性强，结构受力明确且承载能力强，施工现场人工配备扒杆即可轻松完成安装。贝雷桁架为节段拼装式桁架结构，结构设计合理，构件少，重量轻，装运及拼装简便，承受弯矩能力强，能够满足本项目的施工要求。
2.2 支架设计方案
对选定方案进行了优化及调整，最终施工采用的支架方案如下：
2.2.1 连续梁边跨支架方案
采用碗扣式满堂脚手架。满堂支架搭设处的部分地基为软弱地基，采取挖除松散土层后夯填级配碎石的加固方法，地基表面浇筑厚度为20cm的C20混凝土垫层，并在搭设满堂支架前进行地基承载力试验，满足要求后方搭设支架。
碗扣式脚手架是一种新型脚手架，采用规格为?准48×3.5mm钢管，具有拼拆迅速、省力、结构稳定可靠、配备完善、通用性强、沉降变形量小等特点。在翼缘板、底板下支架立杆横向间距均为60cm，在腹板下加密至30cm；立杆沿桥梁纵向间距均为60cm；支架水平杆的步距采用120cm。支架结构受桥墩、临时支墩等结构影响的部位增设普通钢管补强。加固支架的剪刀撑采用普通钢管，沿桥梁纵向位于边腹板、中腹板下的剪刀撑不得少于2道，中间底板下的剪刀撑也不得少于2道；横桥向每隔3～4排立杆设1道剪刀撑；可调底座和顶托从钢管中旋伸出长度不得超过30cm，并按要求设置纵横向扫地杆。
在支架顶托上纵向铺设15cm×15cm方木纵梁，纵梁上按间距30cm 均匀摆放横向12cm×12cm方木分配梁，分配梁上铺设箱梁底模，利用可调顶托及木楔块对底模标高进行调整。
2.2.2 连续梁中间跨支架方案
连续梁中间跨采取预留泄洪通道的支架方案，泄洪通道采用万能杆件作支墩，贝雷桁架作纵梁。为了达到最大的排洪能力，中间跨全跨设置成通道，通道设置1个中间支墩，以减少贝雷桁架的最大跨度，设计成两个净跨度为18m的通道，万能杆件墩柱下设置横向C30混凝土基础，其尺寸为3m×1m×25m，要求基础置于地基承载力特征值大于280kPa坚实土层，对于地基承载力不足之处，采取了换填的加固措施。
每个万能杆件支墩的横向搭设长度为20m，墩柱立杆顶部安装N21支承靴，支承靴上摆放横梁2I25a工字钢作为贝雷桁架的支承点。单幅横向共布置38片贝雷梁，每两片贝雷梁间设置支撑架形成梁组（两片贝雷梁中心距为45cm），梁组间中心距按90cm进行摆放。军用梁上摆放15×15方木作为其上碗扣式支架立柱的支撑垫木，垫木设置位置与立柱位置相对应。通道上部碗扣式支架的搭设参数与边跨相同。
支架及排洪通道结构布置如图1、2、3所示。
2.3 支架预压
采取分段的方式对支架进行预压，以检验支架承载能力及获得沉降变形数据，以调整底模搭设标高。分段情况参照箱梁浇筑的施工顺序。先对主跨第1次浇筑的梁段实施预压，再对第2次浇筑的梁段实施预压，合龙段在最后预压。
为获得支架沉降数据，需在地基及模板上合理设置测量控制点。横桥向在每跨的两端、1/4跨、1/2跨处各设1排观测点，每排在两处边腹板、中腹板及底板中部各设一个观测点，在支架的地基上对应于底模观测点的投影位置设置观测点。
使用混凝土预制块作预压荷载，预压荷载的总重量为设计荷载的1.2倍（即1.2×（钢筋荷载+混凝土荷载+模板荷载+施工人员、机具、冲击、振捣荷载））。预压荷载的施加按0→30%→60%→100%→120%分4级实施，按规范要求测量加载前后及各级加载间的支架及地基高程。加载120%后持压，当24小时沉降量不超过2.0mm时，表明支架、地基沉降已完成，然后按加载的逆次序分4级卸载，同样测量卸载前后及各级加载间的模板、支架及地基高程。
预压完成后根据预压成果重新调整底模标高，并设置合理预拱度。
3 支架主要承载结构检算
为了确保支架结构安全及施工质量，设计过程中对支架各结构承载能力均进行了验算，并根据验算结果对支架的设计参数进行调整、优化。因计算过程繁琐，篇幅较长，本文仅将主要承载结构在最不利荷载工况下的验算结果列出。
3.1 主要技术参数
①钢材。
Q235钢力学参数：[σ]=215MPa；[τ]=125MPa；E=2.06×105MPa；G=7.9×104MPa。
②木材。
各种规格的方木采用白松木，其力学参数：[σ]=13.0MPa；[τ]=1.5MPa；E=9×103MPa。
③钢筋混凝土。
按容重γ=26kN/m3。
④碗扣支架?准48×3.5mm钢管。
A=489.303mm2，I=121867.042mm4，W=5077.793mm3，i=15.782mm，[σ]=215MPa。
⑤贝雷桁架容许承载能力。
查阅《装配式公路钢桥多用途使用手册》，得双排单层（组）标准贝雷梁的承载能力：[M]=1576.4kN·m，[Q]=490.5kN。
⑥万能杆件支墩。
每组双拼万能杆件的N1杆件容许承受的轴向压力是709.1kN。
⑦支架容许刚度。
容许挠跨比：L/400。
3.2 荷载
①恒载。
作用于支架的主要荷载为梁体钢筋混凝土、模板、作业人员、施工机具、支架本身等重量，以及浇筑混凝土时的振动及冲击荷载。
1）梁体钢筋混凝土。
新浇筑梁体自重Q1：经计算，作用于支架上的混凝土总量为796.8m3。
2）模板及支撑自重Q2：取1.0kN/m2。
3）碗扣式支架荷载Q3：取0.55kN/m3。
②活载。
1）施工人员、机械设备Q4：按均布面荷载1.0kN/m2。
2）混凝土振捣时时产生的荷载Q5：按2.0kN/m2。
3）混凝土浇筑对架体产生的冲击荷载Q6：按2.0kN/m2。
4）风荷载Q7：查《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）相关数据，并结合现场实际情况进行取值。
3.3 主要承载结构检算结果
进行强度检算时，荷载组合时的分项系数按1.2×恒载+1.4×活载。
①支架顶托处方木检算
σ=9.3MPa＜[σ]=13.0MPa τ=1.1MPa＜[τ]=1.5MPa
f=0.32＜[f]=600/400=1.5mm
②碗扣支架立杆检算
碗扣支架的结构特点为立杆承受轴向压力，立杆承载验算时考虑有和无风荷载作用的2种工况。因立杆为承受轴向压力，计算时还需考虑失稳的强度折减。
不考虑风荷作用时：σ=111.85MPa＜[σ]=215.0MPa
当考虑风荷作用时：σ=163.5MPa＜[σ]=215.0MPa
③支架系统的整体抗倾覆稳定性检算。
在考虑风荷载的情况下进行支架系统的整体抗倾覆稳定性检算。计算工况为：模板已支立完成，但钢筋未吊装入模时。
第1跨：K=21.9＞1.5 第2跨：K=10.6＞1.5
第3跨：K=23.1＞1.5
④贝雷桁架上的方木验算。
跨度按贝雷桁架最大净间距为45cm进行检算，得：
σ=9.3MPa＜[σ]=13.0MPa τ=0.8MPa＜[τ]=1.5MPa
f=0.07＜[f]=400/400=1.0mm
⑤贝雷梁纵梁检算。
贝雷桁架纵梁最大跨度为18m，每组梁的中-中间距为0.9m，按承受均布线性荷载的简支梁进行承载验算。
弯矩M=1358.2＜[M]=1576.4kN·m
剪力Q=393.7＜[Q]=490.5kN
⑥检算结论。
从以上验算结果可知，本项目现浇支架采用碗扣式支架及万能杆件+贝雷梁的排洪通道的结构承载安全稳定性达到设计要求。
4 结束语
随着桥梁向着高度更高、跨径更大及地形更复杂的方向发展，对于常规的钢管、型钢而言，无论是从搭设的极限高度、跨度，还施工成本、施工工期上越来越存在局限性，已是不能满足施工的要求。而本项目采用万能杆件+贝雷桁架设置大跨度的排洪通道与碗扣式支架的合理综合使用，达到了施工的要求，取得了良好的技术及经济效果，以期该方案能够应用于其它类似项目的施工中，并起到良好的效果。
参考文献：
[1]GB50009-2012，建筑结构荷载规范[S].
[2]JGJ166-2016，建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范[S].
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[5]姜卫东，谭聊.贝雷梁上满堂支架施工技术设计[J].华东公路，2013（5）. |
