青龙路大桥0号块箱梁梁式钢管支架设计与施工

纪 真

(中铁十四局集团第四工程有限公司，山东济南 250014)

1 工程概况

青龙路大桥主桥箱梁的断面形式为单箱四室的斜腹板箱形大挑臂结构形式，混凝土标号为C50。箱梁高2.8 m，梁顶全宽37 m，主桥索塔处32 m。设置双向2%横坡，悬臂长7 m。

箱梁端横梁厚1.5 m，中横梁厚3 m，中横梁下设纵向固定支座与索塔相连，横桥向设置限位支座约束地震下的横向位移。索塔处箱梁0号节段长28 m，主跨方向1号～19号，主跨P3墩处设置支架现浇21号节段，主跨合龙段20号节段长2 m。

2 0号块箱梁梁式支架设计

图1 0号块钢管支架立面布置图

图2 0号块支架支墩平面布置图

根据现场实际情况，本着安全、经济、快速的原则，0号块梁式支架形式组成为:主梁0号块使用墩梁式钢管支架;主梁0号块梁式粗钢管支架由纵横向分配梁、支墩及基础构成。

0号块支架布置图如图1，图2所示。

2.1 结构设计

1)0号块竖向支撑设计。0号块竖向支撑采用φ630 mm钢管，壁厚10 mm，顺桥向布置8列，横桥向布置11排，钢管支撑均布置在0号块梁体腹板及横梁中心位置处。钢管高度4.8 m～7.7 m。

在竖向支撑钢管中部布置［20槽钢作为支撑的横向连接系，提高竖向支撑的横向稳定性，如图3所示。

图3 0号块支架横截面图

2)横向分配体系设计。横向分配结构拟采用Ⅰ25a型钢作为横向分配梁，布置在0号块梁底部与纵向分配梁之间，考虑到0号块横梁混凝土比较集中，拟在横梁位置底部布置三道Ⅰ25a横向分配梁，在箱梁底部按照等间距布置横向分配梁。

3)纵向分配体系设计。纵向分配结构拟采用三拼Ⅰ45a型钢作为纵向分配梁，布置在横向分配梁底部与竖向钢管撑之间，对应0号块腹板中心位置。

4)其他配置。a.9×15的方木:箱梁底板下部，在横向分配梁顶部设置9×15的方木作为底部分配及初级支撑体系。b.脚手架:箱梁翼缘板位置考虑在横向分配梁顶部搭设平台，平台上布置脚手架以便翼缘板结构施工。

2.2 0号块支架结构检算

2.2.1 建立结构分析力学模型

本次0号块支架计算选取工况为0号块施工完毕后，由结构自重、模板自重、施工人员及各种施工机械共同作用下的静力检算工况(考虑恒、活载的荷载组合项系数)，对支架体系的结构承载力采用极限状态法进行计算。

本次计算利用SAP2000V14软件进行该支架模型的建立，钢管支撑与承台部位连接采用栓接，在模型中考虑底部为固结。未考虑钢管撑横向［20连接系作用。

1)单元建模。对竖向钢管撑、横向分配梁、纵向分配梁均采用框架单元进行模拟。材料及框架截面属性按照上述结构说明中的设计值进行设置。

2)荷载工况模拟。根据我单位在以往类似工程的施工经验及结构计算分析经验，本次计算取0号块在混凝土浇筑完毕后，为支架结构受力的最不利工况，结构受力状态为竖向梁体自重、支架自重、施工人员荷载、施工机械荷载、梁体模板自重。

荷载加载模式:极限承载力计算:计算荷载=1.2×恒载+1.4×活载=1.2×(梁体自重 +支架自重 +梁体模板自重)+1.4×(施工人员荷载+施工机械荷载)。自重荷载考虑以支架体系实际自重加载，加载样式为SAP2000自重加载模式。

施加荷载后支撑结构整体受力模型如图4所示。

2.2.2 模型计算结果输出

1)框架单元结果输出。本次模型计算中包括的框架单元主要有:竖向钢管支撑单元、横向分配梁单元、纵向分配梁单元，分别针对这三种框架单元进行框架单元结果输出。

a.竖向钢管支撑框架单元结果输出。竖向钢管支撑结果输出主要包括:框架单元的轴力，具体输出图形如图5所示。

图4 结构整体受力模型

图5 竖向钢管支撑框架单元轴力结果输出

b.横向分配梁框架单元结果输出。横向分配梁结果输出主要包括:框架单元的剪力、框架单元的弯矩两项内容，具体输出图形如图6，图7所示。

图6 横向分配梁框架单元剪力结果输出

图7 横向分配梁框架单元弯矩结果输出

c.纵向分配梁框架单元结果输出。纵向分配梁结果输出主要包括:框架单元的剪力、框架单元的弯矩两项内容，具体输出图形如图8，图9所示。

2)结构内力最大值见表1。

表1 结构内力统计表

图8 纵向分配梁框架单元剪力结果输出

图9 纵向分配梁框架单元弯矩结果输出

2.2.3 输出结果分析

1)竖向钢管撑单元内力、应力分析。

a.竖向钢管撑采用φ630 mm，壁厚10 mm钢管，材料为Q235钢材，可计算柱竖向肋截面参数。

b.竖向钢管撑单元内力结果见表2。

表2 竖向钢管撑单元内力结果表

c.竖向肋单元截面承载力分析。

2)横向分配梁单元内力、应力分析。

a.横向分配梁结构采用Ⅰ25a型钢，材料为Q235钢材，可计算出横向分配梁截面参数。

b.横向分配梁单元内力结果见表3。

表3 横向分配梁单元内力结果表

c.环向肋单元截面承载力分析。

3)纵向分配梁单元内力、应力分析。

a.纵向分配梁结构采用三拼Ⅰ45a型钢，材料为Q235钢材，可计算出壁内斜撑截面参数。

b.纵向分配梁单元内力结果见表4。

表4 纵向分配梁单元内力结果表

4)分析结果总结。从上述结构单元内力、应力分析可知，该支撑体系在本工况的模拟下，各个结构单元受力都在材料应力要求范围内，说明该支撑结构可以满足安全要求。

3 梁式钢管支架施工

主塔基础混凝土养护15 d且强度达到设计强度的95%后，进行0号块钢架支架搭设。

1)施工工艺。条形基础→立柱支立、连接→沙箱安装→工字钢承重梁铺设→工字钢分配梁铺设→方木、木胶板铺设。

2)施工方法。梁式支架施工前，做好基坑回填和周边防护。立模浇筑49 m×2 m×0.6 m的条形钢筋混凝土基础。基础浇筑时在每根钢管桩设计位置预埋3块δ10 mm钢板(钢板下焊有15 cm Φ16锚筋伸入混凝土内)。

立柱采用φ630 mm×10 mm钢管桩，钢管桩接长时须采用法兰连接，钢管桩与预埋钢板接触面满焊，加焊三角铁作加劲板，并在相邻钢管桩之间焊接水平撑和剪刀撑，均采用［20槽钢。各节点设节点板，以增强立柱整体稳定性。

钢管桩顶部放置落梁沙箱，沙箱上顺桥方向铺设Ⅰ45a工字钢作为承重梁，每根长30 m;承重梁上铺设横向Ⅰ25a工字钢作为分配梁，每根49.5 m，间距根据箱梁自重分配布置，工字钢焊接需加加强板，相邻工字钢连接点需错开。两层工字钢需用“U”形卡固定，防止侧滑和倾覆。

分配梁上铺设9 cm×15 cm方木，间距不大于30 cm。翼缘板部位在墩梁钢管架上搭设脚手架作为底模支撑，并设置顶托调节标高，上铺21 mm木胶板作为底模，翼缘板部位设计为圆曲线，所用木胶板需预弯。

4 施工注意事项

1)跨中支墩钢管垂直度控制在1%，纵向中心偏差在2 cm以内，横桥向可适当调整。

2)按120%的控制荷载现场预压，以消除支架的非弹性沉降和测定弹性变形，设置调整梁底的预拱度。

3)钢管连接均采用满焊。按要求去除表面油、锈、氧化皮和尘污后方可焊接。

4)焊接施工以GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范的规定为标准。焊缝外观质量要求成形美观、整齐，尺寸符合设计和工艺要求，做到无裂纹、无气孔、无夹渣、无焊瘤、无弧坑等焊接缺陷。

5 结语

青龙路大桥0号块箱梁采用梁式钢管支架设计，顺利地完成了此桥0号块箱梁的施工任务，证明了梁式支架方案的实用性、可靠性。梁式支架的承载力大，变形小，适用于宽体式箱梁的现浇施工，具有施工快速、经济等特点，具有较大的推广价值。

［1］JTJ 023—85，公路桥涵施工规范［S］.

［2］杨文渊.桥梁施工工程师手册［M］.北京:人民交通出版社，1998.