装配式整孔现浇箱梁支架施工技术分析

文/廖敏、黄小飞

1 前言

近年来国家投入较大的力量开展基础设施建设，很多跨越河流、道路、铁道等桥梁项目投入建设和应用，桥梁施工与交通所存在的矛盾问题也更加严重。当前我国很多的桥梁项目都是选择应用满堂支架或者钢管支架的结构形式，该方式在原路面工程中进行施工，操作非常简单，施工安全性也比较高。但是在跨越施工中也有很多的缺陷和不足，尤其是一些非老路基施工中要进行地基结构的整体性处理，临时结构的施工量比较大，造成了施工项目成本高、难度大、工期长，现场施工存在很多的问题无法从根本上解决。当前建筑领域开始全面应用装配式施工技术，符合国家可持续发展战略的标准，积极地开展工程领域的改革与发展，提升桥梁施工技术，降低项目成本，产生积极的作用和意义。本文重点研究装配式整孔现浇箱梁支架施工技术，通过该技术提升项目施工的效率和水平，产生更高的经济效益和社会效益。

2 工程概况

某桥梁工程项目的箱梁为RU-3 匝道桥第二联，该箱梁采用（3×30）m 跨径的预应力混凝土连续箱梁结构。施工方式为现浇作业方式，首跨箱梁部分的研究应用是装配式支架结构部分的施工方式。墩顶腹板厚80～140cm，箱梁悬臂长1.5m，边腹板斜率4∶3。

3 装配式支架设计形式

3.1 总体设计形式

3.1.1 设计形式

本次桥梁工程项目中，从设计方案中可以确定其装配式支架结构是D60 钢管+双拼40#工字钢+贝雷梁+16#工字钢分配梁+碗扣支架。该结构中的两道横向钢梁支撑、两道斜钢管支撑与一道水平钢管支撑作为主体的结构形式，桥墩承台的结构部分设计是基础拼装搭设的结构形式，顶部位置上安装有调节块装置，根据需要做好标高尺寸的调节，达到技术标准的要求。在整个项目中，斜向、水平方向中所应用的钢管通过梯形拱架的拼装作业方式，顶宽15.6m，底宽23.6m，达到支架结构的承载性能要求，确保桥下部分的交通顺利运行。在桥梁结构中，各个部分的钢管的连接方式采用法兰连接的形式，所应用的紧固件是8.8 级M27 高强度螺栓，能够达到稳定性与牢固性的要求。

3.1.2 节点连接形式

节点是支架结构的主要组成部分，该部分的强度和刚度对于整个工程的影响是非常直接的。在进行装配式钢管支架施工环节，应该进行斜向、水平方向的钢管倒角处理，在该位置上加工成为两套异形的节点钢管可以作为拼接部分使用，组合成为梯形拱架的结构形式[1]。在节点位置的钢管内部形式，应用的是十字交叉位置焊接加劲板提升其结构强度，避免在该位置上受力过大出现变形问题。

3.1.3 承台、牛腿联结

在3#、4#墩承台结构部件的内侧位置上，应用的是方形牛腿的结构进行斜向钢管的支撑设计，然后和桥墩承台组合成为整体的结构。承台顶部预埋20mm 厚70cm×70cm 钢板，设计牛腿顶部中心预埋20mm 厚90cm×90cm钢板，同时采用焊接的连接方式连接各个钢管结构部分。在该位置上，进行预埋施工的钢板底部需要焊接一定数量的Φ22 锚固钢筋，保证承台或者牛腿的位置上和混凝土结构稳定连接，确保连接强度合格。

3.1.4 水平辅助构件

在本次桥梁工程中应用的第二联下，现浇箱梁底板宽度尺寸设定为3.55m，下部位置上布置有两组装配钢管支架的结构，间距3.57m，保证和底板宽度达到相同标准。这样能够让结构部件的受力符合要求，保证在施工正常运行。提升钢管结构的整体性能，需要在两榀钢管支架上设置水平横联结构，确保连接更加稳定牢固[2]。

3.2 承载力验算

“梯形拱架”是整个桥梁工程项目的主体受力结构形式，该位置上的承载性能会给最终项目的成败造成直接的影响，所以本次设计方案的确定应用MIDAS 模拟验算。经过计算，本次桥梁最大应力为171.2MPa，最大变形量16.3mm，各个方面的性能符合要求。

4 装配式支架现场安装

4.1 钢管制作与安装

各个连接部分，特别是法兰与钢管的连接选择使用的是二氧化碳保护焊的连接方式，整个焊缝进行超声探伤检测，确保焊缝的性能合格。

现场将一根4.2m 长、一根5.3m 长的D60斜向钢管和一根12m 长的D60 水平钢管，利用两道节点钢管相连，拼装成一片“梯形拱架”，联结点为钢板法兰和M27 螺栓。设置的两侧四根竖向钢管部件和承台顶部所埋设的钢板进行连接，确保整个连接性能合格，控制焊接质量，钢管竖直度合格。而内部所设计的梯形拱架结构中支脚部分，也就是斜钢管的底部位置，应该加工成为斜口的方式，保证其与连接部分是紧密贴合的，确保连接效果符合要求。本次施工现场选择应用两台25t 的汽车吊进行梯形拱架的吊装作业，逐步进行安装。在吊装环节，由专人指挥吊装作业人员按照设计方案将规定部件吊装到特定的位置上，然后进行点焊连接，稳固性合格之后就能够进行焊接连接作业。

4.2 钢制螺栓调节块加工及安装

对于装配的钢管支架顶部位置上安装调节块的部件，一是用作上方双拼40#工字钢进行承载力的传输，防止钢板与钢管在连接的过程中存在硬性连接作用，使局部受力达到标准要求；二是进行钢管顶部空间的调节，保证其受力达到均匀性标准。每个调节块应用厚度是30mm 的钢板组合成为矩形盒状的形式，下部和D60 节点钢管进行稳定的连接，上部安装30mm 厚的法兰部件，通过可调节螺栓连接。

该支架结构系统内所设计的8 个调节块，有4 个处于竖向钢管的上部，剩下的4 个则设计在节点钢管上方的位置上。在安装焊接环节要时刻进行测量，只要是出现偏差的情况就要做出调整，保证纵横轴线达到一致性，最后再通过可调节螺栓进行固定。

碗扣支架搭设施工结束后，应该进行堆载预压该支架结构体系，有效消除所存在的非弹性变形问题，做好变形参数的记载。浇筑环节工作人员应该随时了解其支架部分所存在的沉降变形问题，做好现场的预测分析，各个测量位置的沉降差不能超过5mm。

5 落梁施工工艺

5.1 落梁准备工作

5.1.1 梁体底模拆除后，应该根据需要做好落梁部分的安装与施工。此时，主要应用的是直径650mm 的钢管桩，其外侧密布∠120×120 角钢进行必要地加固处理，更好地保证该结构具备抗弯性部件。整个基础结构部分选择使用1.5m 见方C25 混凝土基础结构形式，并且进行制梁支架结构部分完成浇筑施工，确保落梁支架部分的顶面预埋深度尺寸为1m 见方的钢板[3]。落梁支架选择应用间断焊接方式连接与稳固支架，同时根据需要设置必要的脚手架工作平台，确定支架的长度、宽度等方面，上部结构部分使用的是围栏、脚踏板，在周边的位置上设置安全网的形式做好防护处理。

5.1.2 安装千斤顶。段钢管柱在连接过程中，应用的是石棉防滑处理，通过油顶的位置上空行程设定在5～18cm 为宜。油泵直接安装到脚手架上，确保操作与控制都能够顺利进行。墩帽位置上应该布置两个水平点，再设置标尺部件，使用专业的落梁实现两侧高差的控制，确保其处于4mm 之内。

5.2 在各项准备工作结束之后，在一侧使用两个千斤顶进行同时供油处理，供力速度每分钟5MPa。两个油泵操作人员应该随时注意油表的变化情况，确保受力达到相同的要求。供油梁体部分需要稍微离开砖垛，然后进行油阀锁死操作，将表面一层砖去掉，垫上一层橡胶板、钢板与杂木板981mm。在该项操作过程中，组织专人处理，使用千斤顶同时进行回油，此时的速度和供油要保持一致性。梁体下落环节应该做好钢板厚度的调节工作，在回油的同时进行钢板的抽动，确保钢板与梁体的间隔距离控制在3mm 以下，在梁体下落5cm 之后，通过梁体进行钢板的制作。此时，把千斤顶全部撤出去，预留5cm 的空行程，并且使用手拉葫芦进行横梁的下放作业，固定处理钢板。落梁时，应该做好高差的检测，保证其符合技术标准要求。

5.3 梁体落到离支承垫石300mm 时，分配梁结构部分中所设定的保险钢结构部分要固定好，然后将剩余两层砖拆除处理，梁底与垫石部分清洁处理。支座结构的安装作业此时应该使用水准仪进行标高数据控制，确保各个点都能够达到技术要求，跨度尺寸标准，梁底支座的锚栓与桥墩螺栓孔准确对应上。如果有任何偏差，都要立即做出调整。支座安装施工后，要按照上述的作业方式进行落梁操作。支座落下和垫石有100mm 的间距之下，应该进行准确的放置，同时应用半干硬水泥砂浆固定处理，达到设计标线的要求，在强度达到规定标准下，全面清理处理垫石表面杂质，确保各个部位的安装都能够达到精确度标准。

6 施工控制要点及难点

本文中所举工程案例中，施工中的第一次整孔现浇梁的作业方式，具体的难点和要点如下所示：

6.1 混凝土粗细集料在使用之前要做好碱活性试验，ACR 活性集料不允许使用，否则将会导致严重的后果。

6.2 箱梁预制过程中需要严格控制高程参数，确保两侧支座高度差不超过1mm。

6.3 落梁过程中，极易存在危险的事故，此时应该严格控制四个支点的高度差，不能超过3mm，严格执行施工工艺的要求。

6.4 箱梁施工环节要按照标准开展孔道摩阻试验，保证各个部位的强度指标都能够达到技术标准且混凝土龄期在10 天以上。

6.5 为了防止出现早期裂纹，在脱模操作环节，保证落梁强度已经达到设计标准要求的80%以上，同时应该保证养护温度与脱模温度都不能和环境温度差超过15℃。

6.6 箱梁设计要做好挠度与刚性的控制，这是支架施工的重点环节。但是在施工环节还应该综合分析地基下沉、弹性变形等方面所产生的影响，保证梁体线型达到设计方案的标准和要求。

7 结语

本文重点分析了装配式整孔现浇箱梁支架技术，进行了必要的结构设计和验算分析，保证设计方案满足工程的使用需要，重视临时支架的设计和施工可以取得应有的效果。根据装配式整孔现浇箱梁支架技术进行合理地设计，更好地消除满堂支架所存在的局限性，使各个方面的性能满足要求。装配式技术可以提高材料的利用率，现场施工效率得以提升，工期也会随之缩短。而临时结构设计环节，应该进行承载性能的分析，保证荷载传输顺利进行，发挥出该技术的优势，促进桥梁综合性能的提高。