現澆箱梁門洞式支架設計與施工技術

熊 亮

廈門中平公路勘察設計院有限公司海南分公司 海南海口 570100

1 工程概況與支架設計

青菱鄉立交橋第6 聯標準段箱梁為單箱三室連續箱梁，標準寬度為25m，橋最大縱坡- 3.524%。主梁的高度為3m。箱型梁頂板厚度為0.26m。箱型梁底板厚度為0.25m。中腹板、邊腹板的厚度都是0.6m，腹板位置箱梁荷載最大，此處的盤扣支架需要加密。箱梁兩側翼緣板長度為2.5m，翼緣板厚度較小，對應的盤扣支架間距可以減小。立交橋的建設時橋下有通行要求，橋梁建設時必須保證雙向四車道。因此將下部支架設計成貝雷梁門洞式支架，橫斷面設計見圖1。

圖1 貝雷梁門洞式支架橫斷面設計圖

貝雷梁門洞支架，高度為12m，寬27m，以提高支架的穩定性。采用厚10mm 的φ630 鋼管柱作基礎。鋼管柱順橋向間距為3m，中間采用16# 槽鋼連接，提高鋼管柱穩定性。樁頂焊接80cm×80cm×1cm 的鋼板，鋼板上橫向安裝40a 三拼工字鋼作為支架主梁。貝雷梁的跨徑為9m，中跨有墩柱阻擋，無法通行。兩側邊跨，可以通行，且跨徑為9m，可以滿足雙向四車道要求。鋼管柱順橋梁間距為3m，即三拼工字鋼的跨徑為3m。貝雷梁每0.6m 一榀，即貝雷梁上20a 槽鋼的跨徑為0.6m，槽鋼要旋轉90°鋪設，以保證其上盤扣支架的穩定性。

20a 槽鋼上采用承插型盤扣式鋼管支架，支架平均高5.6m，立桿外徑為60.3mm，水平桿、豎向斜桿外徑均為48.3mm，可調托座絲桿外徑為48mm。支架的立桿受力點必須落在有貝雷梁支撐的位置，也就是說承插型盤扣式支架立桿順橋向距離為0.6m。與箱梁腹板位置對應的盤扣式支架立桿加密處理，間距為0.6m。與箱梁底板、翼板位置對應的盤扣式支架立桿根據受力大小可以適當增加間距，并與20a 槽鋼對應，間距為1.2m，步距1m。盤扣支架立桿頂安裝頂托，在頂托上橫橋向布置12.6a 工字鋼。12.6a 工字鋼上布置方木，木方的截面尺寸為100mm×100mm，間距30cm。在方木上鋪設15mm 厚竹膠板，為保證澆筑箱梁混凝土質量，也方便脫模，竹膠板表面要涂抹脫模劑。

2 門洞式支架受力驗算

2.1 荷載組合

作用在支架上的永久荷載主要有模板自重、木方自重、盤扣支架自重。作用在支架上的可變荷載主要有傾倒混凝土荷載、振搗混凝土荷載、人員和機具施工荷載。根據規范，承載力極限狀態強度驗算永久荷載分項系數為1.2，可變荷載分項系數1.4。承載力極限狀態強度驗算時等效線荷載組合見表1。

表1 承載力極限狀態強度驗算等效線荷載組合

根據規范，在正常使用極限狀態的撓度驗算時只考慮永久荷載，并且荷載分項系數為1.0。正常使用極限狀態的撓度驗算等效線荷載組合見表2。

表2 正常使用極限狀態的撓度驗算等效線荷載組合

2.2 計算模型

由于該橋為等跨徑連續梁橋，故只對單跨支架進行建模驗算。貝雷梁采用16Mn 鋼，其他構件均采用Q345鋼材，共用6 種截面模擬：貝雷梁弦桿、貝雷梁腹桿、貝雷梁支撐架、20a 槽鋼、三拼I40a 工字鋼以及Ф630×10mm鋼管柱。模型共劃分為15184 個節點，22342 個單元，因橋梁墩柱地方不能鋪設貝雷梁，因此支架對應處有斷開處理，確保模型構造與實際情況相符。20a 槽鋼與貝雷梁上弦桿之間、貝雷梁下弦桿與三拼I40a 工字鋼之間、三拼I40a 工字鋼與鋼管柱之間采用彈性連接，X 方向約束值為108，其他方向約束值為單位1。荷載按表1 和表2 中的荷載組合進行施加，盡量按支架實際受力狀態進行模擬。具體模型見圖2。

圖2 支架模型效果圖

2.3 強度驗算、撓度驗算結果匯總

通過MIDAS 分析得出貝雷梁門洞式支架承載力極限狀態強度驗算、正常使用極限狀態的撓度驗算，見表3。

表3 驗算結果匯總

通過以上分析可知：在進行貝雷梁門洞支架極限狀態強度校核時，貝雷梁上、下弦桿最大應力134.28MPa，腹桿的最大應力為113.24。20a 槽鋼、貝雷梁支撐架、三拼I40a 工字鋼等Q345 構件最大應力為88.04MPa。而Q345鋼許用值為172.5MPa，16Mn 鋼許用值為210MPa，滿足承載能力要求。貝雷梁門式支架正常使用極限狀態撓度校核時，最大撓度為13.32mm。小于允許值22.5mm，滿足正常使用要求。

3 支架施工

3.1 鋼管柱施工

根據計算，鋼管柱的長度為10.1m，而現場訂購的鋼管柱為3m、6m 或9m，因此鋼管柱需要切割或接長處理。鋼管柱切割時采用氧炔焰，施工前必須做好量測工作，確保切割后誤差在3mm 以內。鋼管柱加長時同直徑的鋼管必須對其，接口平整，對中誤差應小于1%，接口位置采用滿焊，焊縫質量應滿足規定要求。焊縫四周采用長條形小鋼板進行焊接加固處理，見圖3。

圖3 鋼管連接端加固圖

小鋼板與鋼管柱之間采用花焊。小鋼板的長20cm、寬8cm，厚度為1cm，小鋼板之間的凈距為15cm。鋼管柱長度滿足要求后，在鋼管柱頂焊接長0.8m、寬0.8m、厚0.01m 的鋼板。

3.2 三拼I40a 工字鋼施工

三拼工字鋼順橋向布置，每3m 一跨。制作三拼工字鋼方法：將三根I40a 工字鋼兩端對齊，誤差小于1%，并排放置，采用花焊焊接。焊接質量須滿足規范要求。工字鋼在貝雷片支點位置和樁頂焊接豎向加勁板，見圖4。

圖4 三拼I40a 工字鋼焊接圖

3.3 貝雷梁施工

單片貝雷片長3m，高1.5m，本工程所需貝雷梁長30m，由10 片組成。為提高貝雷梁的穩定性，本工程采用雙拼貝雷梁拼裝，貝雷梁在加工區拼裝，貝雷梁梁長為30m，兩組貝雷梁之間的間距為60cm，貝雷梁之間采用支撐架連接。采用25t 吊車多點起吊每組貝雷梁，吊裝應平穩、規范。安放在三拼工字鋼上之后，要做好三拼工字鋼與貝雷梁之間的接觸處理，設置限位器。貝雷梁之間距離按設計要求布置，順橋向間距為60cm。

3.4 模板支架拆除

模板支架拆除流程：（試件抗壓強度達到設計強度75%以上）松內模拉桿及頂撐→松芯模內盤扣支架頂托→拆芯模頂板模板→拆芯模內盤扣支架→拆除芯模側模→（當現澆箱梁鋼絞線張拉、壓漿完成，同條件試件抗壓強度達到設計強度100%時）松箱梁翼緣板盤扣支架頂托→拆箱梁翼緣板外模→拆箱梁外模背帶→拆除箱梁外側模板→松拆底支架及底部模板→拆盤扣支架→清理現場。非承重模板一般在混凝土抗壓強度達到2.5MPa 方可拆除，支架拆除遵循“先支后拆，后支先拆，先上后下，一步一清”的原則。

4 結論

青菱鄉立交橋第6 聯標準段箱梁為單箱三室連續箱梁，該立交橋施工處于交通繁忙路段，為保證立交橋施工時橋下車輛能順利通行，箱梁支架設計成組合形式，上部采用承插型盤扣式鋼管支架，下部為貝雷梁門洞支架。

（1）采用Midas Civil 軟件對貝雷梁門洞支架進行承載力驗算和撓度驗算，驗算結果表明貝雷梁和其他Q345 構件強度和變形均能滿足要求，支架布置形式可供日后類似工程參考。

（2）在進行撓度驗算時，貝雷梁門洞支架只需考慮永久荷載，且分項系數取1。在進行承載力驗算時，不僅要考慮永久荷載，還要考慮可變荷載，永久荷載分項系數取1.2，可變荷載分享系數取1.4。

（3）在進行支架搭設時，尤其要注意拼接和焊接質量，確保焊接和拼接部位承載力不低于材料本身的承載力。模板支架拆除時混凝土強度必須達到規定強度，且應嚴格遵循拆除的程序，確保“先支后拆，后支先拆，先上后下，一步一清”。