大曲率變截面箱梁梁式支架法現澆施工技術

李金昌

（中鐵十七局集團有限公司，山西太原 030000）

現澆梁是高速公路橋梁工程中的重要結構形式，其特點是結構整體性好，外形美觀。在現澆梁的各項施工工序中，合理選擇支架結構，降低臨時結構投資成為施工企業增加企業利潤的重要手段，支架受力的正確驗算是保證支架搭設成功的基礎。

1 工程概況

文縣東互通式立交包含特大橋2859.25m/1座，起訖點樁號：YK58+707.5/ZK58+703.5-YK61+544.5/ZK61+585，立交匝道橋1601m/5座，共包含鋼筋混凝土現澆箱梁9聯。A匝道第六聯22-26#墩為3×18.5m+1×18m現澆鋼筋混凝土箱梁梁體采用單箱多室斜腹板結構，梁高1.4m，頂寬21.616～36.951m，懸臂長2m，底寬19.616～34.951m，頂板厚度25cm，腹板厚度45～65cm，底板厚度22cm，每跨在跨中設置橫隔板厚度30cm。現澆箱梁縱向坡度為3.45%，平曲線半徑為125m。本工程箱梁結構特點為大曲率變截面，箱室結構復雜多變。

2 方案比選

原計劃采用盤扣式滿堂支架施工，此方法優點在于對變截面曲線橋支架搭設適應性強，但此種方案由于工期緊迫、造價大、材料用量大且運輸困難等原因未被采用。

貝雷梁式支架具有成本投入小，搭設速度快的優點，且A匝道第六聯位于架梁通道上，工期緊迫，采用本方案施工。

圖1 支架縱斷面圖

3 支架體系設計

現澆箱梁采用梁式支架，支架鋼管上方依次安裝牛腿、鋼板、落模砂箱、承重梁、分配梁、橫梁、縱向方木、竹膠板。

立柱采用φ529mm×10mm鋼管，鋼立柱橫向標準間距為3.75m、4.5m，縱向標準間距為3m、4.5m（如圖1、2所示）。立柱鋼管之間加設φ273mm×6mm縱向和橫向平聯，豎向間距7m。立柱鋼管基礎采用C30鋼筋混凝土獨立基礎，基礎尺寸的采用為2m(長)×2m(寬)×0.6m(高)。鋼管頂部為落架砂筒，砂筒上面為雙拼I40a工鋼承重梁。工字鋼承重梁上面布置縱橋向國產321貝雷梁分配梁，間距0.9m。分配梁上橫向布置I10工鋼，間距0.75m。底板范圍內橫梁上布置10cm×10cm方木,在腹板范圍布置間距0.4m，底板范圍布置間距0.3m,方木上方布置15mm厚竹膠板。翼緣板部分在梁式支架上方搭設扣件式支架進行澆筑。

圖2 支架橫斷面布置圖

4 支架計算

4.1 荷載匯集

恒荷載：新澆筑混凝土自重為q1,根據容重26KN/m3進行計算[1]，模板自重（按150kg/m2考慮）q2=1.5KN/m2。

活荷載：施工荷載：q3=2.5KN/m2，振搗混凝土時產生的荷載水平面模板為2.0KN/m2，澆筑混凝土時產生的沖擊荷載取均布荷載2.0KN/m2。

4.2 荷載組合

強度計算時，承載能力極限狀態考慮荷載效應的基本組合為，荷載設計值=1.2恒載標準值+1.4活載標準值。剛度計算時，正常使用極限狀態考慮荷載效應的標準組合為，荷載標準值=恒荷標準值+活載標準值。

4.3 檢算依據

A3鋼組合應力設計值為215MPa，剪應力設計值為 125MPa，16Mn鋼組合應力設計值為 273 MPa，抗剪強度為208MPa；梁許用撓度為L/400。

4.4 構件驗算

采用邁達斯軟件整體建模計算，計算結果如圖3、圖4所示。

圖3 整體建模1

I10分配梁驗算最大組合應力：σmax=93.5MPa<215MPa,符合要求。最大剪應力：τmax=51.8MPa<125MPa,符合要求。

貝雷梁驗算最大組合應力：σmax=258.3MPa<273MPa,符合要求。最大剪應力：τmax=168.1MPa<208MPa,符合要求。懸臂端最大變形f=5.42-4.52=1mm,小于1560/250=6.24mm，跨中最大變形f=4.65mm,小于6000/4000=15mm，符合要求。

梁的驗算最大組合應力為：σmax=112.6MPa<215MPa,符合要求。最大剪應力：τmax=70.8MPa<125MPa,符合要求。最大變形f=4.51mm,小于4290/400=10.725mm，符合要求。

鋼管支反力：最大反力為824.4KN。

鋼管強度驗算：根據 《鋼結構設計規范》(GB 50017-2017)[2]計算軸心受壓構件的強度。σ=50.59MPa<215MPa, 穩定性計算:σcr=142.06MPa,σ<σcr,滿足要求。

4.5 基礎驗算

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG D62-2018）[3]地基承重驗算：σ=F/A=842.4KN/（2m×2m）=210Kpa＜［σ0］, 本段采用隧道洞渣換填，試驗檢測，［σ0］＞350KPa,滿足要求。

圖4 整體建模2

5 地基處理

施工基礎前需對地基軟弱層進行換填，后對其進行承載力測試，支架基礎保證地基承載力不得小于210Kpa。采用洞渣進行換填，換填完成后進行分層壓實，換填松散厚度不大于50cm一層，壓實度不低于95%，壓實完成后由試驗室人員進行檢測，出合格報告后方可進行下步工序施工[4]。

6 支架施工要點

本方案為節約成本采用可移動式獨立基礎，結構抗扭能力較弱，所以豎向每隔7m加設縱向和橫向平聯[5]；本聯現澆梁為大曲率變截面，現場施工時要準確計算每根立柱位置頂標高，通過立柱頂標高控制底板標高；為了檢查基礎承載力、地基沉降量、支架剛度、強度以及整體穩定性是否符合要求，消除支架非彈性變形，保證施工質量，需按照相關要求對支架進行預壓；箱梁貝雷梁盡可能順線路布置，匝道分叉處箱梁加寬段三角區貝雷梁采用扇形布置，間距適當縮小（如圖5、6所示）。

圖5 三角區貝雷片布置

7 支架拆除

箱梁混凝土全部澆筑施工完成后，并且養生不少于7d，混凝土強度達到規范允許拆除強度，經監理工程師檢查驗證確認后，方可拆除支架[6]。拆除支架須一跨一跨進行拆除，拆除完一跨方可拆另一跨。每一跨從上往下拆除，嚴禁上下交叉作業。支架首先拆除翼緣板范圍內的支架，然后拆除底板范圍內支架。拆除過程中在橫向應同時、在縱向應對稱均衡卸落，模板宜從跨中向支座方向依次循環卸落。

8 結束語

現澆箱梁的支架施工方法、方式很多且各有特點，而梁式支架法具有縮短工期，施工簡潔、操作方便、技術成熟而且經濟實用等優點，越來越廣泛的用于公路、鐵路等大型橋梁復雜現澆梁工程施工。

圖6 整體支架效果