市政高架橋蓋梁施工技術研究

劉謀春 LIU Mou-chun；陳義CHEN Yi

（中交二航局成都城市建設工程有限公司，成都 610000）

0 引言

在市政橋梁施工中，柱墩是較為常見的墩身類型，該類型墩柱通過柱墩蓋梁上部荷載傳遞給墩身立柱，不但整體受力均勻，而且墩身占地較少。但在施工過程中經常會遇到施工區域地質軟弱或地形復雜的情況，若在此情況下對柱墩蓋梁采用滿堂式支架進行施工，則需對支架區域地質進行改良或對復雜的地形進行改造，該方法不但使得施工措施費用大大增加，而且支架沉降變形不可控制，尤其是當蓋梁支架較高時，滿堂式支架也會存在較大的安全風險。此時鋼抱箍架空支架的優勢便可使用于上述情況，鋼抱箍架空支架直接受力于已完成的墩身立柱上，然后將支架整體作用力傳遞給立柱基礎，該類型支架不但受力明確可靠，保證了支架的沉降及受力均處于可控范圍內，而且避免了對軟弱地質的改良，大大降低了施工措施費用。通過現場實際使用，該類型支架在天府農博園美麗鄉村示范長廊（一期）項目跨金馬河大橋蓋梁施工中取得了很好的效果。

1 工程概況

跨金馬河大橋孔跨布置為：2×40+1×50+3×40+3×40+3×40+1×50+2×40+2×40=706m，橋梁分左右幅布置，單幅均為每4根柱式墩上承一榀蓋（系）梁，其中3～12號墩有中系梁，結構均采用C40混凝土現澆。

蓋梁長20.518m，高1.6m，寬2.5m，每個蓋梁設置14個支承墊石，共計蓋（系）梁36榀。

2 蓋梁鋼抱箍架空支架設計

支架抱箍采用兩塊半圓弧型鋼板（板厚t=12mm）制成，抱箍高50cm，采用24根d=M24、公稱長度=150mm、性能等級為8.8S級的鋼結構用高強度大六角頭螺栓連接。為了提高墩柱與抱箍間的摩擦力，同時對墩柱砼面保護，在墩柱與抱箍之間設一層2～3mm厚的橡膠墊。

蓋（系）梁抱箍采用1.8m直徑雙抱箍承力，主橫梁采用50a號工字鋼，分配梁采用14號工字鋼。詳見圖1-圖2。

圖1 蓋梁抱箍支架立面設計圖

圖2 蓋梁抱箍支架側面設計圖

3 鋼抱箍支架受力驗算

3.1 荷載設計（表1）

表1 荷載取值表

3.2 橫向分布梁計算

承載能力極限狀態[4]：

橫向分布梁自重q2=1.1×1.3×0.169=0.242kN/m

梁左側模板傳遞給橫向分布梁荷載F1=1.1×1.3×0.75×1.6×0.3=0.515kN

梁左側模板傳遞給橫向分布梁荷載F2=1.1×1.3×0.75×1.6×0.3=0.515kN

正常使用極限狀態：

橫向分布梁自重q2'＝1×0.169＝0.169kN/m

梁左側模板傳遞給橫向分布梁荷載F1'＝1×0.75×1.6×0.3＝0.36kN

梁左側模板傳遞給橫向分布梁荷載F2'＝1×0.75×1.6×0.3＝0.36kN

計算簡圖如圖3。

圖3 橫向荷載示意圖（kN·m）

抗彎驗算（圖4）。

圖4 橫向分布梁彎矩圖（kN·m）

滿足要求！

抗剪驗算（圖5）。

圖5 橫向分布梁剪力圖（kN）

滿足要求！

3.3 鋼抱箍驗算

3.3.1 單層抱箍鋼帶對墩柱的壓應力

滿足要求！

3.3.2 單層抱箍鋼帶內應力

滿足要求！

3.3.3 鋼帶下料長度L（半個）

鋼帶下料長度L（半個）＝πD/2-ΔL-d=3.142×1800/2-0.477-20=2806.956mm

3.3.4 鋼帶連接螺栓驗算

單層抱箍鋼帶所受拉力T=Btσ2=500×12×34.751=208504.469N=208.504kN

單個螺栓所受拉力[1]Nt=T/n=208.504/24=8.688kN

每個高強螺栓受拉承載力設計值Ntb=0.8P=0.8×175=140kN

滿足要求！

3.3.5 牛腿焊縫驗算

由于腹板焊縫傳遞彎矩很小，可略去不計，即假設腹板焊縫只承受剪力，翼緣焊縫承受全部彎矩M，并將M化為一對水平力R=M/h。

①水平力R作用于焊縫應力（翼緣板焊縫承載）。

②剪力V作用于焊縫應力（腹板焊縫承載）。

③螺栓壓力T作用于焊縫應力（腹板和翼緣板焊縫共同承載）。

④翼緣板焊縫強度驗算。

βf——正面焊縫強度增大系數，取βf=1.22

翼緣板焊縫強度滿足要求！

⑤腹板焊縫強度驗算。

βf——正面焊縫強度增大系數，取βf=1.22

腹板焊縫強度滿足要求！

4 主要施工工藝

4.1 鋼抱箍安裝

待墩柱混凝土強度達到設計強度的75%時方可安裝承重抱箍[2]，安裝前根據施工支撐體系（其中支撐體系的總高度為：卸荷砂桶、工字鋼主梁高度、分配橫梁高度、這幾項支撐體系的高度之和）的總高度算出蓋（系）梁底模頂面與抱箍頂面的施工高度，利用墩柱施工時搭設的腳手架，根據抱箍、底模支撐平臺等結構尺寸，推算每個墩柱抱箍底面離墩頂高程，并在墩柱上標示出抱箍的頂面高程線。

墩柱施工時，在該高程點沿每個墩柱四周對稱預埋6個M30錐形螺母，螺母外側用螺帽在模板上開孔與錐形螺母錨固，待墩柱混凝土澆筑完成模板拆除后，用直徑φ30長約20cm圓鋼一端開絲口與預埋錐形螺母連接，形成防滑銷，用來在抱箍安裝時，起到防止抱箍向下滑移的作用。

4.2 卸荷砂箱安裝

抱箍安裝完成后，在每個抱箍上安放卸荷砂箱，砂箱放置于于抱箍外伸牛腿上，沙箱放在抱箍上后用鋼筋段焊接限位裝置，放在沙箱相對滑動，作為工字鋼主梁的臨時支座，以便于后期拆除底模及工字鋼。

砂箱采用壁厚2cm直徑φ24cm及φ33cm鋼管和20mm厚鋼板制作。

4.3 縱橫梁安裝

主橫梁工50a長22.92m，單根重2.15t，采用鋼絲繩捆綁吊裝就位，吊裝前需要提前在卸荷沙箱上做好限位，保證主梁在安裝過程中位于居中位置。主梁下放到位后，檢查主梁標高，如果卸荷沙箱與主梁之間任然存在縫隙，需要用薄鋼板塞滿縫隙，再將卸荷沙箱與主梁焊接，滿焊一圈之后，對拉精軋螺紋鋼，精軋螺紋鋼連接時，采用兩邊螺母緊固，保證主梁工字鋼放在沙箱中心位置，保持主梁工字鋼垂直穩定，橋墩柱與主梁工字鋼之間用方木抵死，防止主梁左右晃動，防止吊裝及定位過程中發生橫向失穩引發意外。

主梁連接采用焊接形式連接，4塊20mm焊接板，2塊連接翼緣板，2塊連接腹板，連接板長度大于400mm，周圍滿焊，焊縫高度不小于6mm。連接完成后對焊縫進行外觀檢測，不能出現漏焊、脫焊、夾渣等不合格現象。分配梁工14單根長5.9m，分批吊裝擺放至主橫梁工50a，并按圖紙間距調整到位。然后鋪設鋼模板，在蓋（系）梁懸臂端底模鋪設用10#槽鋼制作的桁架片，間距30cm。

5 安全保證措施

①分項工程開工前，對所有上崗人員進行安全教育培訓，使全員都能遵守生產必須安全，安全才能生產的原則，嚴格執行安全操作規程，持證上崗。

②抱箍進場后，先進行荷載試驗，滿足要求后方可使用[3]。

③鋼腳手板的掛鉤必須完全扣在水平桿上，掛鉤必須處于鎖定狀態，作業層腳手板應滿鋪。

④起重作業時，應依次逐級操作，嚴禁越檔操作，在變換運轉方向時，應將控制器轉到零位，停止轉動后，再轉向另一方向，嚴禁急開急停。

6 結束語

通過采用鋼抱箍支架的施工方法，從而很好的解決了在軟弱地質區域橋梁柱墩蓋梁施工的難題，不但保證了施工質量，也保證了蓋梁的外觀和線性。由于支架受力直接作用于已完成的橋墩立柱上，使得支架受力明確可靠，確保了支架施工安全。而且避免了對軟弱地質的改良，大大降低了施工措施費用。此方法為后續類似施工提供了借鑒和參考。