淺談橋梁工程中的穿杠法施工蓋梁

陳淼華

（上海西部市政工程有限公司，上海201700）

1 概述

在橋梁施工過程中，穿杠法施工以其設計構思新穎、結構合理、操作簡單、適用范圍廣(受橋下環境影響小)、經濟效益明顯(節省支撐材料)、施工安全等優點而在橋梁施工中越來越多地得到廣泛應用。它的作用原理是把蓋梁(或箱梁等)及施工荷載的重量傳給縱梁(可用方木、貝雷支架、工字鋼、槽鋼、軍用梁、萬能桿件等組拼)，再由縱梁傳給橫梁(可用貝雷支架、工字鋼、槽鋼、軍用梁、萬能桿件等組拼)，再由橫梁傳遞給橫穿于墩柱中的實心圓鋼(或其它鋼構件)，再由實心圓鋼(或其它鋼構件)將荷載傳遞給墩柱，最終由墩柱承受所有作用力。

2 施工工藝及其流程

2.1 施工工藝

為了更直觀地介紹橋梁蓋梁施工中穿杠法的具體施工方法，本文將以城市高架橋蓋梁施工為例，詳細介紹穿杠法的施工工藝及流程。

假設蓋梁結構大樣如圖1所示

穿杠法施工蓋梁是靠穿在墩柱預留孔內的實心圓鋼作為蓋梁模型、蓋梁混凝土實體等的主要承載構件。澆筑墩柱時在每個墩柱計算高度的縱橋向預留鋼管(或硬塑料管裝沙)作為預留孔洞，墩柱施工完畢后，在預留孔內穿實心圓鋼，外套支承鐵塊并用螺絲帽扣緊。支承鐵上橫橋向在墩柱兩側各設工字鋼一根作為承重梁，工字鋼上布設方木作為分配梁，以支承模型體系。

施工結構系統如圖2所示。

2.2 施工工藝流程

穿杠法施工蓋梁工藝流程大致總結如下：

施工準備→抄平定點預留孔洞→穿實心圓鋼→套支承鐵→扣緊螺栓→安裝工字鋼、方木支撐構件→安裝模板→調整標高→澆筑混凝土→混凝土等強→拆除側模→拆除底模支撐系統卸載→拆除工字鋼、圓鋼等→封堵預留孔。

3 設計過程

3.1 設計荷載

根據《公路橋涵設計規范-2000》，查得鋼筋混凝土容重γ=26 kN/m3,則高架橋每個橋墩蓋梁荷載計算過程如下：

蓋梁面荷載：

模板面荷載：q2=2.5（kPa）

其它面荷載：q3=1.0（kPa）

故總的面荷載：q面=q1+q2+q3=24.94+2.5+1.0=28.44（kPa）

3.2 方木分配梁設計

蓋梁底用方木作為分配梁承受模板的面荷載，設計取20 cm×15 cm方木，間距為0.5 m，布置方式為短邊水平，長邊豎直。則每根方木承受面荷載轉化為勻布線荷載為：

其力學模型簡化為兩邊鉸支的簡支梁，如圖3所示，則：

跨中最大彎矩：

截面抵抗矩：

截面抗彎承載能力：

3.3 工字鋼設計

方木分配梁底采用兩根I45a承重，則每根工字鋼承受荷載換算為勻布線荷載為：

其力學模型簡化為三跨雙懸臂連續梁，如圖4所示。

工字鋼彎曲應力分布如圖5所示。

支點彎矩：

跨中彎矩：

抗彎承載能力：

工字鋼撓度采用疊加法進行計算，具體過程如圖6～8所示。

所以，C點總的撓度為

由于計算時未考慮蓋梁兩端截面變小的荷載，實際彎矩和變形都小于計算值，計算偏于保守，故I45a工字鋼能滿足施工要求。

3.4 實心圓鋼設計

實心圓鋼及支承鐵結構大樣如圖9所示。支承鐵與墩柱緊密貼合，荷載通過支承鐵傳遞至實心圓鋼，實心圓鋼在這種情況下可忽略彎曲視為純剪切受力。實心圓鋼采用φ60 mm的圓鋼。%

作用于每塊支承鐵上的荷載：

實心圓鋼橫截面面積：

實心圓鋼剪應力：

實心圓鋼宜選用16 Mn鋼加工，若采用3號鋼宜選用優質材料。

4 施工過程及施工要點

4.1 孔道預留

墩柱澆筑時將直徑為70 mm鋼管（或硬塑料管裝沙）封口后，沿順橋向預先埋入混凝土。其預埋位置應根據蓋梁支承系統結構高度確定，即：

預埋管中心位置=墩柱設計標高－蓋梁底模高度－分布方木高度－要楔高度－工字鋼高度－支承鐵中心至其頂面高度。

在確定預埋管位置時應至少考慮8～10 cm木楔高度，要楔下墊于方木（兩片木楔對接對頂調整標高），在蓋梁混凝土達到強度拆除模型時打開木楔方木下落，以此作為卸脫模的空間。埋入混凝土中的鋼管常會因傾倒混凝土或振搗混凝土而浮起或傾斜改變位置，因此在預埋時除將管口用泡沫等物堵塞，膠帶裹封外，還應該用鐵絲將預埋管端部與墩柱鋼筋綁扎牢固，同時應注意將預埋管置于兩根主筋之間用墊塊將其擠緊。當混凝土澆筑至預埋管位置時，應減少傾倒沖擊力，避免振搗棒碰撞預埋管，確保其位置準確。

4.2 緊扣螺栓

實心圓鋼露出墩柱部分套好支承鐵后應緊扣螺絲帽，使支承鐵與墩柱緊密貼合，以免支撐鐵竄動碰撞墩柱傷及混凝土外觀；其次是支承鐵與墩柱貼合越緊密對實心圓鋼受力越有利，即在沒有空隙的情況下，實心鋼所承受彎曲應力接近于零。支承鐵與墩柱相貼面宜加工成弧形，弧形接觸面不僅不易損傷墩柱而且圓鋼螺絲帽套緊后，在其承受偏壓的同時可產生摩擦力以抵抗彎曲，有利于結構的受力。

4.3 對拉工字鋼

工字鋼縱梁擱置在兩塊支承鐵上時，若不對拉固定，不僅施工安全沒有保障，而且形不成整體受力結構。因此，對于兩片工字鋼縱梁，必須用鋼拉桿對拉固定在墩柱上。拉桿的布置間距如圖2所示，墩柱間設3根，懸臂段設2根。墩柱與縱梁間加襯墊，以保護相接柱面。拉桿選用φ16A3圓鋼。

4.4 預留孔封堵

蓋梁施工完成后，拆除底模、工字鋼、圓鋼等后，對預留孔道封堵，封堵孔工作宜成批逐段進行，不宜逐個進行。直徑60～70 mm預留孔對墩柱的受力幾乎沒有影響，但從確保墩柱鋼筋使用壽命（若鋼管與墩柱鋼筋比較接近則鋼筋易受腐蝕），保證結構外觀質量而言，預留孔的封堵工作也相當重要。采用人工壓入塑性水泥漿封堵孔，要求水泥漿必須經過試驗配制，保證其終凝后的顏色必須與墩柱顏色一致。水泥漿中宜加入適量減水劑和膨脹劑。

5 對穿杠法施工蓋梁的幾點體會

（1）在高墩上使用穿杠法施工，具有明顯的節約材料和提高施工效率。施工材料的減少，相應的搭、拆、運等費用也減少，無疑也節約了成本。

（2）施工文明。墩頂穿杠法托架用鋼量比落地支架少，堆料占地面積也少，橋墩處不見落地支架，工地上寬敞，進一步顯示了文明施工的場面。

（3）用墩身代替落地支架承受全部荷載，剛度大、強度高、穩定性好、施工時安全可靠。

（4）橋墩上方的預留孔洞，完工后再堵洞時，表面色澤較難一致，多少會留下堵洞痕跡，影響外觀。故在施工后，一定要對封堵水泥漿多做幾次調試，以保證其終凝后的顏色必須與墩柱顏色一致。

（5）在設計橫梁工字鋼時，取結構力學模型為三跨雙懸臂連續梁比簡支梁設計出來更切合實際，對節約材料至關重要。