高架橋梁柱帽與柱頂系梁結構施工
——浦東國際機場北通道（申江路—主進場路）新建工程施工18標

趙曄

（上海浦東城市建設實業發展有限公司，上海市 200136）

1 工程概況

本標段工程為上海市浦東國際機場北通道（申江路－主進場路）新建工程18標，位于上海市浦東新區川沙鎮，工程西起華夏東路與A30西側匝道交叉中心西約100 m，東至華夏東路與華洲路交叉中心東約100 m，工程施工范圍為K11+938～K13+399.673，全長1 461.673 m，線路橫跨A30匝道。

上海市浦東國際機場北通道（申江路－主進場路）新建工程18標范圍內標準段設計高架主線為雙向8車道，寬度為30.5 m；地面道路為雙向6車道，規劃紅線寬度為50 m；兩側綠化用地寬度為20 m。上海市浦東國際機場新建工程18標段路橋標準橫斷面見圖1。

圖1 上海市浦東國際機場新建工程18標段路橋標準橫斷面（單位：mm）

本標段主線高架橋梁工程下部結構共有0#～40#承臺、橋墩、14聯現澆箱梁組成，另外在漸變段有16個小承臺，承臺墊層為厚10 cm的C20素混凝土墊層。各橋墩均設承臺，承臺分別為矩形C30鋼筋混凝土，承臺截面尺寸見表1。

表1 承臺截面尺寸

本標段高架橋梁主線橋的下部結構橋墩均為柱式橋墩，不設蓋梁。主線橋中墩為雙柱式墩身，在雙柱式主線橋墩的立柱頂部設置C40鋼筋混凝土橫向系梁；主線橋邊墩為獨立柱式墩身。兩者墩身均為矩形柱式墩身，四周倒圓角，不同之處是中墩頂上部位置的墩身立柱頂面在外側橫橋向弧形適當擴大，形成漸變的擴大喇叭造型；邊墩身頂部的立柱頂面除橫向外沿縱橋向雙面弧形適當擴大，形成花瓶造型，以確保縱橋向放置2排盆式支座。主線橋中墩喇叭造型或花瓶造型的墩頂柱帽高度為6 m，而邊墩的喇叭造型或花瓶造型的墩頂柱墩高度為4 m。

2 花瓶形柱帽及柱頂系梁施工

花瓶形柱帽及柱頂系梁的施工由于形狀特殊，均為弧形的變截面，對模板的要求很高，工藝要求也高，容易出現安全和質量事故，是本工程項目的重點和難點，施工時應引起高度重視。本標段工程的主線橋墩身立柱頂和各邊墩身立柱頂均設柱帽，且柱帽為漸變截面，柱帽底截面尺寸與下方的立柱截面相同，柱頂的截面尺寸則各不相同，且漸變過程均為弧形，形狀類似花瓶形；同時本標段工程大部分主線橋雙立柱式中墩在柱帽頂位置均設橫向系梁。柱帽頂的截面尺寸規格型號較多，而系梁的規格型號和長度基本一致。其中主線高架橋的柱帽頂截面尺寸共有3種，分別為（橫×縱）：2.9 m×2.0 m、2.9 m×2.6 m、2.9 m×2.4 m；各邊墩柱帽頂截面尺寸分2種，分別為：2.77 m×2.0 m和2.77 m×2.4 m；主線高架橋中墩柱帽頂間的系梁截面規格尺寸為（寬×高）1.6 m×2.68 m，施工時中墩柱帽和柱帽頂系梁將進行整體施工。花瓶形獨立柱帽施工工藝流程框圖見圖2。

圖2 花瓶形獨立柱帽施工工藝流程框圖

2.1 基坑回填壓實

柱帽及系梁澆筑支架的剛度和穩定性，是確保橋墩柱帽及系梁外型尺寸的重要因素。本標段工程現狀地面均為現狀華夏東路，因此對于現狀道路范圍的地坪不需作特殊加固，僅需對承臺施工開挖的基坑回填范圍進行加固處理，以免產生不均勻沉降。承臺基坑需分層回填壓實，并在表面鋪設一層厚25 cm的C25混凝土層與原路面齊平，防止雨水沖刷，確保地基承載力均勻。

2.2 支架布置

承力支架決定采用鋼管腳手架，鋼管采用?48×3.0 mm的統一型號。由于立桿最大高度在17 m左右，故采用單桿連接支撐，而立桿高度為漸變的，為了節約材料，亦可采用2只以上扣件搭接接長。

由于本工程柱帽和系梁高度較高，荷載較大，確定鋼管立柱橫距為0.4 m，縱距為0.4 m，橫桿步距1.5 m，并適當布置剪刀撐。支架布置完成后，對其進行受力驗算以確保支架安全可靠。

施工過程中應對頂端放槽鋼的橫桿與立桿之間的扣件作重點檢查，確保支架的整體穩定。

立柱橫梁支架模板圖見圖3。

圖3 立柱橫梁支架模板圖（單位：mm）

2.3 模板施工

由于柱帽形狀為花瓶形，截面尺寸僅比相應的立柱截面略大，而柱帽頂系梁又直接與柱帽連接，為確保質量和柱帽的外觀，柱帽和系梁模板計劃采用工廠定制加工的四片式定型鋼模。橋墩曲線段模板立面圖見圖4。

圖4 橋墩曲線段模板立面

施工時將系梁底模斜鋪在支架上部的擱柵上進行固定。而柱帽由于范圍較小，且側面為弧線，無法直接采用支架進行固定，因此柱帽采用抱箍托架系統進行固定，即在施工好的立柱頂下相應位置設置預制好的與立柱截面尺寸相同的定制鋼抱箍，且在抱箍下設置小托架與支撐，確保槽鋼抱箍的位置穩定不下滑。同時由于柱帽所處的位置較高，為確保柱帽頂的位置準確，在柱帽頂部周圍設多道纜風繩進行定位、固定，并搭設鋼管支架進行輔助固定，輔助固定支架與系梁支架的搭設方法基本一致，且與系梁支架同步整體搭設，以增加支架的穩定性。花瓶形柱帽定型鋼模加工時，鋼模底部應加長一段長0.1 m的與立柱截面尺寸相同的定型鋼模，以便柱帽定型鋼模與立柱的連接。整個定型鋼模也按立柱鋼模的型式加工成方框型整節模板，并設置方框定型鋼模的縱、橫肋，拼裝時采用對拼式螺栓連接。

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系梁模板采用三片式定型鋼模，底模鋪設在鋼管支架上方的方木格柵上，兩側模則固定在底模上，且底模與側模間，以及底模、側模與柱帽模板間也均采用對拼螺栓連接固定，并在側模的上、下方采用?18對拉螺桿進行固定。

定型鋼模鋪完后，再用儀器檢驗柱帽和系梁的標高和邊線。待模板全部安裝后，再對其平面位置、頂部標高、節點聯系及縱橫向穩定性進行檢查。

定型鋼模的接縫處采用泡膜雙面膠，以防混凝土漏漿；底模接縫處用粘酯嵌填密實打光，并在混凝土澆筑前先澆筑2～3 cm同級配水泥砂漿。

施工腳手架不得與模板及支架相連，模板在使用前要涂刷脫模劑，外露面模板和脫模劑，應采用同一品種，不能使用易粘在混凝土上或使混凝土變色的油料；固定在模板上的預埋件和預留孔須安裝牢固，位置準確。

澆筑混凝土時，應派專人看模，發現模板有超過允許偏差變形的可能時，應及時糾正。

3 柱帽模板設計計算書

3.1 模板截面選擇

模板豎肋采用10#槽鋼，間距32.5 cm，橫肋采用2×18#槽鋼，間距67.5 cm。

查得10#槽鋼截面慣性矩Ix和截面抵抗矩Wx特性如下：Ix=198.3 cm4；Wx=39.7 cm3。

查得18#槽鋼截面慣性矩Ix和截面抵抗矩Wx特性如下：Ix=1 272.7 cm4；Wx=141.4 cm3。

3.2 荷載計算

取F=7.2×104N/m2，另考慮振動荷載4×103N/m2，則：

式中：γ 為混凝土密度，取 γ=2.4×104N/m3；t0為混凝土初凝時間，取t0=7 h；β1為外加劑影響修正系數，不摻外加劑時取β1=1.0，摻具有緩凝作用外加劑時取β1=1.2，這里取1.2：β2為混凝土坍落度影響修正系數，坍落度小于3 cm時取0.85，5～9 cm時取1.0,11～15 cm時取1.15,這里取1.15；V為混凝土灌注速度，m/h，這里取2 m/h；H為混凝土側壓力計算位置處至新澆混凝土頂面的總高度，m。

3.3 豎肋計算

豎肋可視為跨度為67.5 cm的多跨連續梁，為了計算方便，簡化為1跨67.5 cm的簡支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計算結果偏安全。

由上述計算可知，強度檢算通過。

3.4 橫龍骨計算

橫龍骨可簡化為1跨1 450 cm的簡支梁，承受的荷載為均布荷載q，這樣計算結果偏安全。

由上述計算可知，強度檢算通過。

3.5 拉桿驗算

由上述計算可知，檢算通過。

3.6 豎肋撓度計算

由上述計算可知，檢算通過。

3.7 橫龍骨撓度計算

由上述計算可知，檢算通過。

3.8 鋼板撓度計算

通過計算檢算,鋼模設計符合力學要求，能充分滿足施工需要。

4 鋼筋施工

鋼筋均采用Ⅱ級鋼筋，進場的鋼筋均應有質保單。

鋼筋在使用前必須按《市政橋梁施工技術規范》（DBJ 01-56—2001）驗收，分批做好原材料及焊接試驗，試驗合格后方能使用。

按圖紙精確地放出鋼筋大樣，按放樣單進行下料彎配。

鋼筋采用工地現場加工，由于骨架筋形狀相似，因此需按編號成批分開堆放，防止使用時混淆。

鋼筋采用現場成型的方法，其與立柱鋼筋的連接采用亞弧焊，以保證焊接質量，加快施工進度。鋼筋車間應設置加工棚以防止鋼筋生銹。

對系梁的底部、兩側面及柱帽的各外露面都要掛混凝土保護層墊塊，混凝土墊塊采用半圓型墊層，避免拆模后混凝土墊層外露產生色差，影響外觀質量。鋼筋骨架綁扎應牢固，防止混凝土施工時變形；對柱帽頂部鋼筋較密處，施工混凝土應進行碎石顆粒級配調整，以防止由于粗骨料過大嵌入鋼筋而引起混凝土不均勻。

5 混凝土施工和養護

花瓶形柱帽和柱帽頂系梁混凝土強度等級標號均為C40，采用商品混凝土、泵送澆筑，機械振搗密實。柱帽和系梁混凝土分層進行澆筑，分層厚度不大于30 cm，而系梁澆注時從中央向兩端柱帽根部澆搗，以消除根部混凝土的裂縫，并與柱帽整體現澆，且必須一次性澆筑完成。

澆筑工應分區段各負其責，確保振搗到位，不得漏振。混凝土澆筑高度達50 cm時，敲擊側模檢查混凝土的密實性。插入式振搗器在模板附近處應慢慢拔出，便于混凝土的氣泡逸出，并不得于模板接觸振搗。混凝土澆筑完畢后應及時收漿抹面，用泡沫薄板遮蓋，經常灑水保持混凝土濕潤狀態，做好養生工作。若遇氣溫高或太陽暴曬時，則應在混凝土初凝后即覆蓋泡沫薄板以免混凝土產生干縮裂縫。

6 拆除模板

墩頂系梁的底模板必須在混凝土強度達到70%以上時方可拆除。拆除模板時應小心謹慎，嚴禁使用粗暴的方法，避免混凝土掉角而影響外觀。

7 結語

由于采用定制化的精心設計、制作，異形化的柱帽與系梁模板成為了有機的整體。通過嚴密的構造處理，使立柱與柱帽順暢、平穩連接，達到了整個橋墩在力學與美學上完全符合設計的初衷。