连续梁0号块支架的设计与施工

杜 少 飞

(山西路桥建设集团有限公司,山西 太原 030006)

1 工程概况

旧县连接线2号特大桥设计行车速度120 km/h，本桥为双线桥,线间距为5 m，中心里程LK3+683.750，桥梁全长1 302.46 m，孔跨形式为9×32 m+(40+64+40) m+36×32 m简支箱梁，简支箱梁采用集中预制架设施工,(40+64+40) m连续梁采用挂篮悬臂浇筑法施工；本桥位于直线、圆曲线及缓和曲线上，曲线上梁按平分中矢布置，桥台采用双线矩形实体桥台。

箱梁结构形式：

梁体采用的是单箱单室、变截面梁箱、变高度，其全长145.2 m，中跨中部10 m梁段和边跨端部13.6 m梁段为等高梁段，梁高2.8 m，中墩处梁高为5 m，其余梁段梁底下缘按二次抛物线y=2.2x2/242+2.8(m)变化，其中以6号或24号截面顶板顶为原点，x=0 m～24 m。箱梁顶板宽为5.99 m，箱底宽3.6 m，一侧翼缘长1.7 m，一侧翼缘长0.69 m。

本项目中，顶板与底板的厚度分别为30 cm与42 cm，同时，结合梁高的变化情况，在边跨的位置上分别设置了底板和腹板，其厚度分别为42 cm与60 cm，按折线变化，边跨端块处腹板厚由35 cm渐变至55 cm。另外，在梁体支座的位置上，分别设置了横隔板以及全连隔板，这些隔板都设置孔洞，以方便工作人员的检修工作。本工程为新建长临高速旧县连接线2号特大桥，主跨(40+64+40) m连续梁，适用于9号～12号墩，为跨越既有瓦日铁路和在建古县连接线一级公路而设。本桥为双线桥，由长临方向上行连接线和长临方向下行连接线两个并置的单线连续梁组成，长临方向上行连接线处于R=1 400 m平曲线上，长临方向下行连接线处于R=1 405 m平曲线上，线间距5 m，桥上无声屏障，单线箱梁顶宽5.99 m，采用悬臂浇筑施工。

2 方案比选

通过两种主要方案的经济技术比选后(见表1)，支架采用φ630-12 mm钢管柱做支柱，钢管立柱顶设置砂箱，砂箱伸缩量按照15 cm设计，砂箱顶设置双拼32工字钢横梁，其上设置14片32a工字钢分配梁(折梁)和4片20a工字钢分配梁(折梁)，纵梁顶设置15 cm×15 cm方木分配梁。支架布置见图1。

表1 两种方案经济技术对比

支架方式优点缺点备注托架节省材料传力不明确,对主体结构造成破坏不采用钢管柱支架传力明确,稳定性较好用材较多采用

3 支架设计

3.1 主要技术参数和设计假定

箱梁自重:由于箱梁截面不等高，故腹板处按116.6 kN/m2～130 kN/m2的梯形荷载考虑，翼缘处荷载按98.8 kN/m2计，钢筋混凝土容重取26 kN/m3。

模板及模板支撑架荷载:按2.9 kN/m2计，其中内模取1.0 kN/m2，侧模取1.3 kN/m2，底模取0.6 kN/m2。

施工荷载:按3 kN/m2计，其中振捣荷载取2 kN/m2。

支架的强度及稳定性计算采用荷载基本组合，刚度计算采用荷载标准组合。

结构假定：将0号块混凝土的换算方式以均布荷载进行计算；不考虑模板以及混凝土之间产生的摩擦力；不进行风力影响计算。

3.2 钢管柱基础计算

本项目，由于钢管的位置在墩柱的位置中，它起到的是持力层的应力，因此，在应力要求上能够实现力度掌握，所以，可以忽略它的计算。

3.3 支架强度及稳定性计算

支架工字钢分配梁采用折梁，结构受力复杂，为多次超静定结构，根据施工方案图建立空间模型进行计算，利用Midas civil有限元分析软件建模分析。

该桥共2处连续梁0号块现浇段施工涉及临近既有线施工，需搭设临时防护棚架，棚架结构一致，其中11号墩墩身最高相对最不利，对其0号块进行支架建模分析。

3.3.1 强度计算

将混凝土、模板及施工荷载全部作用于支架模型，计算结果见表2。

计算结果表明，方木分配梁、工字钢分配折梁、3拼工字钢横梁、钢管立柱的组合应力均满足其强度设计值。

3.3.2 钢管柱稳定性计算

表2 强度计算结果 MPa

钢管柱最大轴力为481 kN，钢管柱φ630×12 mm截面面积A为2.33×104mm2。

φ630×12 mm(焊接)为b类截面，查GB 50017—2003钢结构设计规范附录C，φx=0.91，φy=0.99，取较小值，则φ=φx=0.91。

4 支架施工

4.1 施工流程

0号段采用钢管支架现浇法施工，一次整体浇筑完成。施工工艺流程为：支架搭设、加固→立底模→荷载试验→立外侧模→安装底板、腹板钢筋及预应力管道→立内侧模→安装内支架及顶板模板→绑扎顶板钢筋、安装预应力管道及预埋件→安装堵头板→浇筑混凝土→养护→张拉、压浆→养护。

4.2 钢管柱搭设

布置在承台上钢管立柱通过在承台上预埋0.75 m×0.75 m钢板并与钢板焊接固定，兼作临时支墩的钢管立柱通过在钢管柱下端采用预埋钢板、加劲肋板和9Φ25钢筋与钢管柱焊接，钢管立柱上端采用9Φ25钢筋与钢管柱焊接并伸入梁底与梁体形成临时固结。

5 施工监测

5.1 支架预压

在施工过程中，为了保证箱梁混凝土结构整体的质量以及安全问题，当底模铺设完毕后，需要及时的做好预压处理工作，以保证支架支撑，方木以及模板的非变形量得到控制，同时在获得支架弹性立模数据基础上，需要做好量体模板的数值设置。在进行支架预应力试验之前，需要进行加载预制。

一般情况下，预制分阶段进行加载，同时在每一次的加载过程中，需要做好沉降量的测量，在本项目支架沉降量确定阶段中，计算结果采用的是观测数据和预压前的数据结合而成计算的。

而在弹性回缩量的计算过程中，在分阶段卸载时，对其各个点进行测量，通过两次测量值的对比，最终将弹性变量值确定。

支架预压荷载分布：0号段混凝土总方量为136.37 m3，0号段中间3.4 m位于墩顶部位直接有墩顶承载，其中过人洞部分长2 m混凝土方量约为40 m3，渐变段1.4 m混凝土方量为20 m3，所以支架范围内承受混凝土不大于方量为100 m3及预压重量为130 t/边。腹板对应位置预压加载为6 t/m。

5.1.1 预压顺序

本项目在加载时，其顺序的方式根据分级的方式进行的。进行首次加载，其加载量要达到30%。第二次需要加载自总和量的60%。第三次加载到核载总量的100%。另外，在进行支架加载时，需要按照均匀的方式进行，本环节中，荷载加载涉及了混凝土、机械设备、振动设备的荷载值。

5.1.2 预压观测

在完成支架的搭设后，将观测点分别在墩柱中心的左右、中间位置进行设定。同时，按照规范的要求开展观测工作，工作过程中，要全面的对非弹性变形与支架弹性变形进行控制。

在工作阶段，需要在进行第一次沉降稳定后，及时的进行整体报告检查。然后做好记录，在观测的过程中，需要做好观测沉降差值的控制，一般不能超过3%以内的误差，当相关的沉降值处于稳定后，即可进行第二次加载，并且每4 h对其进行一次观测，并且在第二次和第三次较采光侧相同第一次值的时候确定第三次加载沉降稳定，方可进行卸载。

5.1.3 卸载

在本项目卸载中，采用的是吊车进行同步作业，且在操作时，要做好动态观测，另外，在完成卸载操作后，要将信息记录，以方便后续工作的开展。

5.2 监测数据分析

预压完毕后，对监测结果进行整理并分析，之后，按照检测结果数据进行立模标高调整。通过整理监测数据得知，支架最大变形为3 mm，小于理论计算的最大挠度限值6.7 mm。

6 结语

在本项目施工过程中，通过0号块支架的设计能够达到高效的施工水平，在操作中，该方式主要以工字钢与组合支架的方式构成，在传力上取得的效果非常明显，并且该方式具备施工简便、方便操作的优势，因此值得大力推广。