混合型支架在现浇连续梁中的应用

杜军科DU Jun-ke

（中铁一局集团第四工程有限公司，咸阳 712000）

0 引言

目前在城市桥梁建设中，有很多桥梁需要跨越交通主干道，若传统简支梁无法满足跨径要求时，需在此处设计为连续梁来满足净空及跨度需求。对于线路为直线或大半径区段，悬臂法连续梁不但施工工艺简单而且对下方交通通行无影响，但当该区段为小半径线路时，传统悬臂法连续梁由于离心偏移而无法满足施工需求，因此小半径线路区段多设计为支架法现浇连续梁。对于跨越交通主干道的支架连续梁，不但要求其支架搭设后下方满足交通通行要求，而且要保证连续梁底部线性满足设计要求。在天府机场高速公路TJ4 标K 主线6 号桥现浇连续梁施工中，通过对桥梁周边的交通和地质地形充分调查，采用钢管贝雷梁和盘扣式混合型支架对该连续梁施工，不但满足了下方交通通行要求，而且也保证了连续梁梁底的线性要求。由于该连续梁与交通道路为斜交，盘扣式支架也弥补了贝雷梁支架无法触及到的部位，使得整体受力均处于可控范围内，不但充分利用立有利地形和地质条件，而且支架搭设拆除均比较简便，降低了施工措施费用。通过现场实际使用，该类型支架在跨路现浇连续梁施工中取得很好的效果。

1 工程概况

天府机场高速公路TJ4 标K 主线6 号桥位于冷家河坝互通与龙泉山1 号隧道之间，起止里程为K16+717～K16+908，全长191m（含搭板），桥梁线路与下方城市主干道东分路夹角16 度，其中2#、3#墩分别位于东分路北主、辅路隔离带和南主、辅路隔离带内，1#和4#墩位于两侧路边。上部结构采用3 跨预应力混凝土连续箱梁，桥跨布置为（43.28+54.5+43.28）m，桥梁下部结构：桥墩为圆柱式墩、平均墩高8m，桥台采用肋板式桥台；桩基为钻孔灌注桩，桥墩桩基深28～29m、桥台桩基深22～23m。

2 混合型支架设计结构

K 主线6 号桥（43.28+54.5+43.28）m 连续梁采用支架一次浇筑成型。跨道路段支架采用贝雷梁支架与盘扣式钢管相结合的支架形式。跨越道路处设置贝雷梁支架，盘扣式钢管支撑在贝雷梁支架上。其余范围盘扣式钢管支撑在硬化地面。

贝雷梁支架的钢管立柱每条道路通道两侧各设一排，均采用钢管，其间距在受力较大区域为3m，其余区域为6m。钢管立柱之间采用[14b 联结系相连，以保证稳定性。钢管立柱顶部顺道路方向设2 根Ⅰ45a 型钢分配梁，其上布置贝雷梁。其中跨东分路南、北辅道处贝雷梁跨度布置均为（7.41+4.41）m。跨东分路南、北主道处贝雷梁跨度布置均为（8.91+6+8.91）m。贝雷梁横向布置间距，在受力较大区域为0.45m，其余区域为0.9m。贝雷梁与路面之间预留通行净高不小于4.5m。贝雷梁顶满铺δ18 竹胶板以作安全防护防止高空坠物。钢管立柱下部支承在条形基础上。条形基础采用C30 钢筋混凝土，断面为1m×1m，基底为道路路面。承台范围内的基坑以碎石土回填并碾压密实，确保地基承载力不小于350kPa。

盘扣式钢管支架采用B 型（即立杆为Φ48×3.2mm 规格）。贝雷梁支架范围内的立杆底座通过2 根Ⅰ10 型钢分配梁支承于贝雷梁顶部。其余立杆底座直接支承在路面或地面。非路面范围的原地表土换填压实后浇筑20cm 厚C20 混凝土硬化。盘扣式钢管支架水平杆步距为1.0m，最顶层水平杆步距为0.5m。立杆顶部伸出最上层水平杆不超过0.4m。详见图1 混合型支架结构设计图。

图1 混合型支架结构设计图

3 混合型支架受力验算

3.1 荷载取值

3.1.1 箱梁混凝土重量

钢筋混凝土容重按26kN/m3取，梁体腹板底板等部位重量根据其分段体积进行计算。加载时同时考虑线路平曲线的影响，即箱梁荷载按最小半径的平曲线加载。

3.1.2 支架重量

钢管+贝雷梁支架根据支架布置及型号分别计算重量，由程序自动加载。贝雷梁上盘扣支架的重量按1kN/m2计。

3.1.3 模板重量

按1.5kN/m2计。

3.1.4 施工荷载

作业人员（含手持施工机具）放荷载按1.0kN/m2计；

混凝土浇筑时振捣荷载按2.0kN/m2计（仅局部计算时考虑）。

3.2 贝雷梁支架计算

3.2.1 贝雷梁支架计算模型

以跨度较大的中跨贝雷梁支架为例，采用MIDAS 计算软件对混合型支架进行建模计算。贝雷梁以梁单元为计算标准，贝雷梁之间连接销设置为铰接，底分配梁与贝雷梁之间设置为可转动的刚性连接，钢管桩嵌入地层底部边界条件设置为嵌固桩。计算模型如图2。

图2 贝雷梁支架计算模型

3.2.2 贝雷梁计算

通过对上述模型运行后的结果，在混凝土浇筑时，贝雷梁底部弦杆最大应力为235kN，小于其极限应力560kN，如图3 所示，满足要求。

图3 贝雷梁弦杆轴力分布图（单位：kN）

贝雷梁竖向立杆最大轴向应力为156kN，小于其最大极限轴力210kN，如图4 所示，满足要求。

图4 贝雷梁竖杆轴力分布图（单位：kN）

贝雷梁斜向支撑杆最大轴应力为129kN，小于其最大极限轴应力170kN，满足要求。

贝雷梁支架跨中部分其最大挠度值为8mm，小于其设计最大挠度值为8mm<9000/400=22（mm），如图5 所示，满足要求。

图5 贝雷梁挠度图（单位：mm）

3.3 钢管立柱计算

通过模型计算，混凝土浇筑工况下钢管立柱（Φ630×8）最大组合应力83MPa<205MPa，满足要求。详见图6 所示。

图6 钢管立柱组合应力图（单位：MPa）

混凝土浇筑工况下钢管立柱（Φ630×8）最大剪应力23MPa<100MPa，满足要求。详见图7 所示。

图7 钢管立柱剪应力图（单位：MPa）

钢管立柱最大计算长度4.5m，λ＝4500/219＝21，按照b类构取的稳定系数查表可得为0.97，稳定性计算如下：，满足要求。

3.4 盘扣式钢管支架计算

3.4.1 考虑稳定性的立杆轴向力设计值计算

盘扣式钢管支架立杆截面为φ48×3.2，材质为Q345。水平杆竖向步距为h=1.0m，其最顶部水平杆上下步距为0.5m，立杆顶部与水平杆间距不得超过0.4m。

根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》。

立杆计算长度取下式中较大值：

3.4.2 箱梁腹板、横隔板下立杆计算

箱梁腹板、横隔板最高处为3.9m，腹板下立杆布置间距为0.9m×0.3m。考虑模板、施工荷载，腹板下立杆的轴向力设计值：

满足要求。

3.4.3 底板下立杆计算

箱梁顶、底板最厚处总厚度为1.85m，底板下立杆布置间距为0.9m×0.9m。考虑模板、施工荷载，腹板下立杆的轴向力设计值：

满足要求。

4 混合支架施工工艺及注意事项

4.1 支架基础

贝雷梁立柱基础采用C30 钢筋混凝土条形基础，基础高×宽均为1.0m。基础顶面和底面纵向均设置HRB400Φ20 钢筋，间距22.5cm；侧面纵向设置HRB400Φ12 钢筋，间距42.5cm；横向箍筋均采用HRB400Φ12 钢筋，间距为40cm。条形基础上预埋8 根M24 型螺栓固定，螺栓埋入条形基础长度不小于40cm，外漏长度外漏8cm。

盘扣式支架地基范围原状土进行压实，换填80cm 片石，换填时应特别注意桥墩位置和四周边部的压实；施工机械不能碾压的部位采用小型夯机人工夯实，摊平压实完成后采用静力触探试验检测地基承载力，地基承载力不得小于350kPa。地基承载力满足要求后，测量放线支立模板进行基础硬化，硬化采用20cm 厚度C20 混凝土，沿现浇梁长度和宽度方两端各超出1m，沿宽度方向两侧各设1%排水坡，沿长度方向设置2%排水坡。

4.2 梁-柱式支架搭设

4.2.1 立柱安装

钢管利用整根钢管下料制作而成，直径630mm 钢管；利用吊车安装就位，与预埋的8 根M24 钢筋双螺母连接，并在柱脚位置均匀焊接8 个10mm 厚加劲肋与螺母间隔布置。

4.2.2 贝雷架吊装

贝雷梁预先在施工场地内进行分段拼装，该支架贝雷片间距有45cm 和90cm 两种形式，所选用的支撑架应满足要求。为保证吊装的稳定性，可将两榀贝雷梁先拼装为一个组合桁架。贝雷梁之间的连接销轴要安装到位，为防止销轴脱落，需采用开口销进行固定。贝雷梁在吊装前，需按照图纸设计位置在底分配梁上用油漆或记号笔标记处贝雷片的中心位置，吊装时要将贝雷梁吊装至标记位置。

4.3 盘扣式支架搭设

地基基础承载力、排水坡度经验收合格后，开始底座安装。先用墨斗弹出底座安放位置，按照定位线交叉点位置安放，底座的轴心线需与地面垂直。底座按横桥向0.9m、1.2m、纵向0.9m、1.2m 的间距安放可调底座，按计算标高调节底座上的可调螺帽位置，使螺帽顶面位于同一水平面，保证其受力均匀，盘扣式支架底部支座支撑螺杆外露长度小于30cm，底层水平杆（兼做扫地杆）距离地面小于55cm。按照设计图纸的位置将每个立杆在地面做好标记，然后依次进行安装。

支架搭设时先安装立杆，然后安装斜杆，待该层全部安装完毕后方可进行下一步的安装，立杆安装间隔不得超过两层。支撑架的搭设需分阶段进行，第一阶段的撂底高度一般为5.0m，搭设后需检查合格后再继续搭设。脚手架全高的垂直度需≤L/500，最大允许偏差小于50mm。

立杆、横杆：第一层立杆安装时要选择不同长度的立杆有规则的交错安装，相邻两个立杆顶部不得在一个平面上，使得立杆接头不在同一水平面上，立杆需配置可调底座。底部横杆严禁拆除。详见图8。

图8 盘扣式支架与贝雷梁支架连接大样示意图

5 质量保证措施

①支架基础必须进行承载力试验，当地基承载力符合要求时方可进行下一步施工。②项目部对所进场的钢管、贝雷梁、盘扣架必须进行严格检查验收，并抽样进行送检，符合要求后方可用于现场施工。③现场贝雷梁钢管立柱标高必须符合设计要求，贝雷梁下方通行净空不得小于设计要求。贝雷梁与底分配梁及钢管立柱受力必须垂直。④盘扣式支架位于贝雷梁上时，需确保两者之间的工字钢受力垂直，不得产生倾斜或扭曲变形。

6 结束语

通过使用混合型支架，不但满足了连续梁下方交通通行要求，而且也保证了连续梁梁底的线性要求。盘扣式支架与贝雷梁支架的结合使用，使得支架整体受力均处于可控范围内，不但充分利用立有利地形和地质条件，而且支架搭设拆除均比较简便，降低了施工措施费用。此方法为后续类似施工提供了借鉴和参考。