预埋铁盒子型钢支撑盖梁平台的设计及应用研究

耿嘉庆 黄进森

摘要：文章结合广西飞龙大桥工程实践，介绍了预埋铁盒子型钢支撑在该项目盖梁施工应用的主要优势。通过预埋铁盒子，采用双拼工字钢型钢悬挑支撑进行盖梁施工平台的设计及安装，施工简便、可缩短工期，材料周转率高，提供了安全的施工平台，社会效益和经济效益明显。

关键词：盖梁施工；预埋铁盒子；型钢悬挑支撑

中图分类号：U445.4    文献标识码：A

女意编号：1673-4874（2024）04-0116-03

0 引言

山区公路经过山岭重丘地段，为跨越高深峡谷，高墩桥梁的设计也越来越多。而盖梁施工需要进行支承，模板定位困难，调节困难大，高空作业空间小，危险性高。为此，本文结合广西某在建工程项目的高墩桥梁的盖梁施工，与传统抱箍法［1］、预埋钢板法、穿心钢棒法［2］等在施工便易性、经济性及安全性等方面进行对比，设计出一种在墩柱上预埋的铁盒子，通过双拼工字钢插入铁盒子进行固定后，可形成悬臂支撑作用，是一种便捷、材料使用率高、施工进度快、作业困难小、安全风险系数较低的施工方式。

1 工程概况

飞龙大桥是广西某在建项目的控制性工程，总长940 m，主桥桥跨设计为（100+185+185+100）m的波形钢腹板连续刚构桥结构，主桥总长为570 m。

其中5号和9号为过渡墩，采用C40混凝土墙式墩，单幅墩身断面尺寸7.0 m×2.5 m，5号过渡墩墩身高度20.18 m，9号过渡墩墩身高度20.98 m。柱顶盖梁宽3.5 m，长12.1 m，高4.026 m，混凝土强度等级为C40，单个盖梁混凝土方量129 m3。如图1所示。

2 盖梁施工方法对比研究

现在施工中常用的高墩盖梁施工方法有抱箍法、预埋钢板法、穿心钢棒法，与本文的预埋铁盒子方法在特点及适用范围的对比详见表1。

由表1可知，在盖梁施工中，抱箍法适应性较差，一般只适用于圆柱墩；预埋钢板法高空焊接作业多，焊接要求高。而预埋铁钢盒子法和穿心钢棒法通过双拼工字钢和钢棒支撑承受盖梁支架平台重量，施工简便，高空作业较少，安全可靠，适用性最好。

3 支撑平台设计对比

3.1 设计思路

支撑平台主要构成为平台下支撑、升降支座、贝雷架、分配梁等组成。平台下支撑选择穿心钢棒法和预埋铁盒子法。

穿心钢棒法是在端柱上提前预留孔洞，安装盖梁支撑平台前在孔洞中穿入高强钢棒作为承力，通过钢棒支撑承受盖梁支架平台重量。预埋铁盒子法则是在墩柱上提前预埋铁盒子，通过双拼工字钢直接插入预埋铁盒子内，起到支承作用。

3.2 支撑平台模型

根据支撑平台设计的详细尺寸，对支撑平台的下支撑、贝雷架、分配梁等内部构造进行Midas Civil有限元建模。如图2、图3所示。

3.3 支撑荷载

设计支撑平台的荷载主要包含施工荷载、支撑模板平台荷载和混凝土荷载。混凝土自重按26 kN/m3计算。施工荷载的取值应参考国标《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2012）。

3.4 荷载组合

荷载组合（强度）=1.2×结构自重+1.2×浇筑混凝土自重+1.4×混凝土浇筑荷载。

荷载组合（变形）=1×结构自重+1×浇筑混凝土自重+1×混凝土浇筑荷载。

3.5 受力计算结果

3.5.1 穿心钢棒支撑平台

由表2可以看出：

（1）盖梁浇筑混凝土的施工时，20 mm钢棒支撑受到最大组合应力为177.5 MPa，低于国内现行的Q235标准钢材构件215 MPa的最大设计强度要求；最大剪应力24.4 MPa，低于国家Q235标准钢材125 MPa的最大抗剪强度设计值要求；最大变形为0.446 mm，小于2L/400=0.75 mm，构件强度满足要求。

（2）盖梁浇筑混凝土的施工时，此时贝雷横梁单元受到最大组合应力，最大值为298.9 MPa，小于贝雷片构件材料设计强度305 MPa；最大剪应力119.5 MPa，小于贝雷片构件材料最大抗剪强度设计值175 MPa。最大变形为0.446 mm，小于L/400=14.42 mm，贝雷梁各构件强度满足要求。

（3）盖梁浇筑混凝土的施工时，此时工字钢分配梁单元受到最大组合应力为164.5 MPa，低于国内现行的Q235钢材构件215 MPa的最大设计强度要求；最大剪应力41.3 MPa，低于国家Q235标准钢材125MPa的最大抗剪强度设计值要求。最大变形为0.446 mm，小于L/400=7.19 mm，说明构件强度满足要求。

3.5.2 预埋铁盒子型钢支撑平台

由表3可以看出：

（1）盖梁浇筑混凝土的施工时，此时27b双拼工字钢型钢支撑受到最大组合应力，最大值为186.4 MPa，低于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）关于Q235标准钢材构件215 MPa的最大设计强度要求；最大剪应力117.4 MPa，低于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）关于Q235标准钢材125 MPa的最大抗剪强度设计值要求；最大变形为0.358 mm，小于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）中2L/400=0.75 mm的最大变形设计值要求，各构件强度满足要求。

（2）盖梁浇筑混凝土的施工时，此时贝雷横梁单元受到最大组合应力，最大值为293.7 MPa，小于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）中贝雷片构件材料305 MPa的最大设计强度值要求；最大剪应力117.2 MPa，小于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）中贝雷片构件材料175 MPa的最大抗剪强度设计值要求。最大变形为0.358 mm，小于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）中L/400=14.42 mm的最大变形设计值要求，贝雷梁各构件强度满足要求。

（3）盖梁浇筑混凝土的施工时，此时工字钢分配梁单元受到最大组合应力为158.4 MPa，低于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）关于Q235钢材构件215 MPa的最大设计强度要求；最大剪应力41.3 MPa，低于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）关于Q235标准钢材125 MPa的最大抗剪强度设计值要求。最大变形为0.358 mm，小于《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）中L/400=7.19 mm最大变形设计值要求，构件强度满足要求。

3.6 设计对比结论

如下页表4所示，通过穿心钢棒法和预埋铁盒子法的设计对比可知，两种设计受力满足规范要求。在使用材料方面，预埋铁盒子支撑，单个悬臂支撑重量0.17 t，一个盖梁施工需使用钢材1.02 t；钢棒支撑，一个孔洞需要钢棒1.36 t，一个盖梁施工需要使用钢材4.08 t。从材料使用量方面，使用预埋铁盒子支撑可节约大量材料，且单个支撑材料预埋铁盒子型钢支撑重量小，更便于安装，提高施工效率和安全性，综合分析，使用预埋铁盒子型钢支撑方案最优。

4 施工应用

预埋铁盒子支撑平台应用于飞龙大桥5#、9#墩，根据各部件的设计图纸，铁盒子可在现场根据设计尺寸加工，悬挑型钢、贝雷架、工字钢分配梁及底模操作平台等在施工现场进行拼装。如图5、图6所示。

4.1 预埋型钢盒子支撑加工及安装

根据各部件的设计图纸，铁盒子可在现场根据设计尺寸加工。根据单节墩身高度，在施工最后一节墩身时需要预埋铁盒子，盒子底部距离墩顶的位置根据整个支架的高度确定。铁盒子采用1 cm厚的钢板加工成长500 mm，宽160 mm，高400 mm的盒子进行预埋。墩身施工时，在剪力槽顶部布置3层12 mm钢筋网片，钢筋布置间距为10 cm×10 cm，网片层间距5 cm。墩身主筋与盒子冲突时，需对主筋进行隔断处理，隔断主筋与盒子进行焊接，再通过门子筋连接上下两端，确保主筋不受影响。

采用汽车吊对型钢支撑进行吊装，吊装预定位置后，直接将型钢插入预埋铁盒子内，通过钢板填塞铁盒子与型钢支撑的缝隙，再进行焊接固定。

4.2 贝雷梁安装

贝雷架根据设计尺寸在施工现场地面组装，组装完成后采用汽车吊整体起吊安装，贝雷架设置4个吊点，位于梁端向内1/5处。为方便后期盖梁模板的拆除，在型钢支撑与贝雷架之间安装升降支座，同时通过升降支座调整支架标高，确保标高符合高度要求。

4.3 分配梁安装

贝雷架安装完成后，顺桥向铺设工字钢分配梁，分配梁采用汽车吊吊装，人工配合调整间距。

4.4 模板系统安装

盖梁模板采用组合钢模并用槽钢加强固定，待分配梁安装完毕后开始架设底模，用吊车配合人工把底模拼装安装就位，局部采用楔形块或者钢板进行支垫，侧面模板采用支撑架进行加固，待测量人员对底模高程复测后无误后固定。

4.5 钢筋安装

盖梁钢筋安装在地面设置胎架，在地面将在钢筋加工厂加工完成的骨架片焊接拼装成盖梁的整体骨架，焊缝长度保证＞5d（钢筋直径）；采用单面焊时，焊缝长度保证＞10d，盖梁骨架拼装完成后再采用汽车吊吊装至盖梁底模进行安装。

4.6 混凝土浇筑及养生

盖梁混凝土浇筑使用汽车吊配合吊斗浇筑混凝土。混凝土应按一定厚度、顺序和方向分层浇筑，每层厚度不超过30 cm。每层混凝土振捣时，振捣棒插入下层混凝土5～10 cm，保证上下层混凝土衔接良好。振捣棒移动间距控制在30 cm，最大不能超过其作业半径的1.5倍，每一处振动完毕后应边振动边缓慢地提出振捣棒；混凝土振捣时振捣棒与模板应保持5～10 cm的距离。每个部位必须振动密实，密实的标志是混凝土停止下沉，不再冒气泡。混凝土在终凝后及时覆盖棉毡或无纺土工膜等覆盖物保温养生，使混凝土的强度继续正常地增长。

5 结语

通过对抱箍法、预埋钢板法、穿心钢棒法及预埋型钢盒子法的综合对比，预埋型钢盒子法在盖梁施工的应用更具有优势。通过预埋铁盒子型钢支撑盖梁平台的设计及应用，采用双拼工字钢型钢悬挑支撑方式，在盖梁施工时可快速完成支撑平台的安装，提高了盖梁施工效率，材料周转率高，缩短工期的同时节省了材料使用，提供了安全的施工平台，社会效益和经济效益显著。

参考文献

［1］刘结华，李 璋，杨 坚.跨公路桥梁高墩柱盖梁抱箍法设计与应用［J］.工程与建设，2022，36（3）：803-805.

［2］罗 恒，王英俊．浅谈盖梁的几种施工方法［J］.交通科技，2009（S1）：29-31.

作者简介：耿嘉庆（1991—），硕士，工程师，主要从事桥梁工程施工工作。