连续梁0号块支架施工技术

杨勇

摘要：新建连镇铁路大港特大桥（28+48+32）m连续梁跨越新捆山河。连续梁主墩位于河道中，且连续梁主墩的承台较小，支架结构体系如何设置是本桥0号块施工的一项重要内容，更是0号块施工的关键工序之一。本文主要介绍主墩承台结构较小时0号块支架结构体系设计、结构验算以及施工注意事项，可为同类桥梁结构提供有益的参考。

Abstract： The newly built Lianzheng Railway Dagang Bridge （28+48+32） m continuous beam spans theXinkunshan river. The main pier of the continuous beam is located in the river channel， and the bearing platform of the main pier of the continuous beam is small. How to set the structure of the support structure is an important part of the construction of 0# block of the bridge， and it is one of the key processes in the construction of 0# block. This paper mainly introduces the design， structure check and construction precautions of 0# block support structure when the main pier cap structure is small， which can provide useful reference for similar bridge structures.

关键词：连续梁;0号块;锚固;钢管支架

Key words： continuous beam;0# block;anchoring;steel pipe bracket

中图分类号：U445                                           文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）15-0099-03

0  引言

随着高速铁路的快速发展，桥梁在铁路工程中的占比逐渐增高，同时，采用连续梁跨越既有河流、公路或者铁路已经成为一种常见方式。因此，连续梁0#块的支架体系设计是非常重要的，也是非常关键的，其支架体系有多种设计方式。其中，钢管柱结构为最常见的设计方式，根据现场的具体施工条件，钢管柱可以与其他结构组合共同形成0号块支架体系。在保证支架体系更安全、更经济的前提下，如何选用钢管柱与其他结构组合的支架体系在工程中显得很有必要。

1  工程概况

新建连镇铁路大港特大桥于DK288+833.475处采用（28+48+32）m連续梁跨捆山河，该连续梁主墩位于捆山河河岸两侧，主墩一侧为捆山河的景观道路，另一侧则是河道，施工环境比较复杂。

该连续梁全长为109.1m，计算跨度为（28.55+48+32.55）m，中支点处梁高3.8m，端支座处、跨中及边跨直线段梁高2.6m，梁底下缘按圆曲线变化，圆曲线半径为R=193.2m，箱梁底宽支座中心距均为4.4m。顶板宽12.2m，顶板厚0.34m，底板厚度0.3-0.7m，中支点处加厚至1.1m，底板宽6.229-5.886m，腹板厚0.45-0.7m，按折线变化。全桥共设置5道横隔梁，分别位于中支点、端支点和跨中处，中支点处中横梁厚度为2m，端支点处端横梁厚度为1.1m。连续梁主墩为圆端型桥墩，墩柱高9.0m。承台采用两级承台设计，其尺寸为：一级承台为6.4m×14.2m，二级承台为4.6m×9.0m，混凝土强度等级为C30。

2  方案确定

连续梁0号块钢管柱支架结构体系一般可分为落地式支架和非落地式支架两种。落地式支架主要包括碗口式（含盘扣式）支架（本连续梁主墩位于河道中，不适用于此种支架体系）、钢管柱结构支架、钢管柱与牛腿组合形式支架，以及钢管柱与型钢反拉组合结构等几种支架形式。非落地式支架主要为墩身侧面设置牛腿支架或其他结构的托架结构（本连续梁主墩为圆端形桥墩，在存在托盘结构，不便于采用此种支架结构体系）。

2.1 承台顶面范围内设置钢管柱支架

0#块钢管柱支架最简单的结构形式就是直接排布两排钢管柱并采用槽钢剪刀撑相互连接而形成的支架体系。本支架体系的优点就是结构受力明确便于受力分析与计算。如果承台足够钢管柱的排布这种方式是最理想的支架结构体系。但本连续梁主墩的一级承台、二级承台尺寸均不足，故需要在二级承台上加设钢筋混凝土方柱以满足第一排钢管柱。而一级承台纵向方向被方形混凝土柱占用导致只剩余400mm，其宽度无法满足直径530mm的钢管布设，所以在承台顶面范围内设置钢管柱支架的方案无法实施。

2.2 承台顶面范围内设置钢管柱+承台外钢管柱

当承台纵向尺寸较小时在尽量满足第一排钢管柱布置，但无法满足第二排钢管柱的布置时，第二排钢管柱支架可采用将钢管柱打入的土层内的方式来满足支架的结构形式。

第一排钢管柱因二级承台尺寸不足，沿线路方向距墩身顶帽50cm处在一级承台上设置与二级承台顶面等高的方形混凝土立柱，柱内设置700×700×10mm的预埋钢板，并将钢管立柱下缘与预埋钢板相焊接。第二排钢管柱在距离第一排钢管柱纵向距离为2.2m，在该处采用打入桩的方式插打第二排钢管立柱，其计算入土深度为7.0m。钢管柱之间用12#[槽钢进行连接保证其稳定性详见图1。此方案优点在于受力结构简单明了，其缺点在于首先容易产生刚柔不均的受力状态。首先，为了尽量克服其刚柔不均的受力状态，需要很好地控制其贯入度，且插打完成后，需要单独对该排钢管立柱进行预压;其次，0#块支架拆除时，因受桥梁净空高度限制且河道影响拆除及其困难。从经济方面考虑，施工费用大，且产生大量的钢管桩浪费;再次钢管桩一旦无法拔出对景观河道的美观有很大影响。

2.3 二级承台顶面上设置钢管柱+一级承台牛腿

当直接全部使用钢管柱的支架结构形式现场无法实施时，组合结构支架体系就是我们重点考虑的方式。牛腿的组合形式就是一级承台大小里程侧面设置钢牛腿，然后把钢管柱放在牛腿平台上。

第一排钢管柱按2.2方案布置，在一级承台大小里程侧面各预埋8块700×700×3mm钢板，将2m长2I40b工字钢水平焊接至上部预埋钢板上，然后用2I25a工字钢以45度角分别焊接在下部预埋钢板和2I40b工字钢上形成牛腿结构，然后在牛腿上钢管柱对应位置焊接700×700×10mm钢板然后将第二排钢管柱满焊至钢板上具体见图2。此方案优点在于受力明确，不存在刚柔不均的受力情况，施工较为简单方便且成本较低。缺点在于基坑无法回填存在安全隐患，拉森钢板桩租用期限很长而且后期要破坏性拔除经济损失很大，如果基坑回填就造成所有的工字钢无法拿出造成较大的经济损失。

2.4 二级承台上设置钢管柱+一级承台悬臂反拉

“二级承台上设置钢管柱+一级承台悬臂反拉”就是在二级平台上（或扩大后）直接设置钢管柱，在一级承台上铺设型钢，在型钢后端采用精轧螺纹钢反拉的锚固形式形成第二排钢管柱的布设平台。

此方案的第一排钢管柱与前三个方案相同。一级承台施工时将3.3m长2I40b工字钢用一根？覫32mm精轧螺纹钢锚固在一级承台里0.7m，外露0.6m。然后用2[10#槽钢反压经张拉后用螺帽拧紧。同时在一级承台上预埋钢板以防止局部抗压破坏。然后将700×700×10mm钢板焊接在双拼工字钢上，最后将第二排钢管柱满焊至钢板上具体见图3。此方案的优点在于受力结构简单明了，不存在刚柔受力情况，施工最为简便，承台抗压回填至一级承台顶安全隐患大大减小，施工完成后将悬臂部分直接切除，经济损失小。其缺点在于悬臂结构存在挠度，需严格加以控制，还有就是锚固在二级承台内的工字钢无法拿出有一定的经济损失。

2.5 综合比较

2.1方案对于本连续梁因承台尺寸不足无法实施。2.2方案因打入的钢管桩因连续梁净高限制无法拔出留在景观河中影响美观，地方水利部门不允许，因此此方案也无法实施。从工期上比较，2.3和2.4方案更为施工简单更能满足工期要求。

2.3和2.4两种方案所使用的材料大致相同，现对这两种方案进行经济分析比较，具体如表1。

由表1可以得出：2.4方案二级承台上设置钢管柱+一级承台悬臂反拉为最经济的支架结构形式。

2.6 结论

在连续梁主墩承台尺寸不充足时，“二级承台钢管柱+一级承台悬臂反拉”这种结构体系不仅施工工艺简单、工期短、安全质量可控，还节约施工成本，为首选方案。

3  悬臂反拉计算

本连续梁0号块支架结构第一排钢管柱落在承台上整体计算已经完成，我们重点计算2I40b工字钢锚固端？覫32mm精轧螺纹钢的埋设深度和悬臂端的2I40b工字钢的挠度变形量，确定这种结构是否满足施工要求。

3.1 32mm精轧螺纹钢锚固深度计算

根据上部结构计算在悬臂结构上的第二排钢管柱的翼板处最大压力为185.1kN。根据《混凝土结构设计规范》承台混凝土均采用C30，轴心抗拉强度值为fc=1.43N/mm2。按照《预应力混凝土用螺纹钢筋》，PSB830型？覫32精轧螺纹钢，其抗拉设计强度取fpk=770MPa。？覫32精轧螺纹钢公称截面面积为804.2mm2。

根据力臂原理计算锚固反力F：

F=185.1×1.3/1.4=171.9kN

拉应力为：

f=171.9×103/804.2=213.75MPa

其基本锚固长度为：

Lab=0.14×32×213.75/1.43=670mm

考虑修正系数后的锚固长度计算（带肋钢筋取0.14）：

实际施工中，？覫32精轧螺纹钢筋在一级承台锚固长度为0.7m。

3.2 外伸臂梁挠度计算

依据外伸臂梁挠度公式：

fx=Pa2l（1+a/l）/3EI，得2I40b工字钢挠度：fx=185.1×103×（1.3×103）2×2.7×103×（1+1.3×103/2.7×103）/3×2×2.1×106×22781×104=0.435mm，所以其挠度基本可以忽略不计。

4  支架施工注意事项

0#块支架施工十分关键，其主要注意事项如下：

①在钢管柱与2I40b工字钢上的钢板焊接时一定要满焊，以及工字钢上的钢板与工字钢的焊接也要满焊以防在震动荷载下发生纵向的位移影响结构的安全。

②为了保持支架的整体稳定性钢管柱之间必须用[12#槽钢满焊进行整体连接。

③2I40b工字钢在承台上锚固时要注意局部加强破坏的二级承台的主体钢筋，以免影响二级承台的受力。

④钢管柱安装时要精确控制其垂直度。

⑤预埋在混凝土中的钢板必须在混凝土侧焊接U型钢筋加以锚固。

5  总结

通过对新建连镇铁路大港特大桥跨捆山河（24+48+32）m连续梁0号块支架设置的分析和研究认为：

①当连续梁主墩承台尺寸偏小时，支架体系采用“二级承台顶面设置钢管柱+一级承台悬臂反拉”的结构形式既节省施工成本，又能缩短施工工期。

②根据主墩承台较小特点，“二级承台顶面设置钢管柱+一级承台悬臂反拉”的支架体系施工简单，操作方便。

③小尺寸承台连续梁0号块支架采用的“二级承台顶面设置钢管柱+一级承台悬臂反拉”的结构体系在施工过程中同样能够能保证工程的施工安全和质量。

本桥0#块支架施工的实践证明，连续梁0号块所采用的“二级承台顶面设置钢管柱+一级承台悬臂反拉”的支架结构体系在主墩承台较小的情况下有着较大的使用空间，相信该项施工方法也将会对类似工程的施工有一定的借鉴和推广价值。

参考文献：

[1]TB10002.3-2005，鐵路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范[S].

[2]周水兴，等著.路桥施工计算手册[M].

[3]GB50010-2010，混凝土结构设计规范[S].