格構(gòu)式混凝土梁的施工及其現(xiàn)澆支架的設(shè)計

張 東

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司，湖北 襄陽 441104）

0 引言

隨著國內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，大跨度特殊結(jié)構(gòu)橋梁被廣泛地應(yīng)用于跨線、跨江等工程建設(shè)中。特殊結(jié)構(gòu)橋梁的混凝土梁體結(jié)構(gòu)多為箱形結(jié)構(gòu)，施工時需設(shè)立內(nèi)部箱室模板，多需二次澆筑混凝土，施工多有不便，且混凝土等施工材料用量大。

格構(gòu)式混凝土梁是由邊縱梁+橫梁組成的格構(gòu)式體系，具有立模簡單、一次澆筑成型、材料用量少等特點，正在逐步地應(yīng)用于大跨度公路橋梁中。邊縱梁為實心混凝土結(jié)構(gòu)，屬于大體積混凝土施工，澆筑時需采取降溫措施以保證混凝土質(zhì)量。

格構(gòu)式混凝土梁在施工時需對支架進(jìn)行特殊設(shè)計，需按照荷載規(guī)范進(jìn)行多種工況組合，優(yōu)選組合式支架進(jìn)行施工，組合式支架具有穩(wěn)定性高，材料用量少的特點，可根據(jù)具體受力范圍進(jìn)行支架的優(yōu)化布置，在滿足安全質(zhì)量的同時，減少成本。本文對格構(gòu)式混凝土梁的施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹并就施工時所需現(xiàn)澆支架的特殊設(shè)計進(jìn)行分析。

1 工程簡況

襄陽市環(huán)線提速改造（內(nèi)環(huán)）項目跨襄陽北編組站大橋位于湖北省襄陽市高新區(qū)，采用（200+294）m+（226+200）m雙獨(dú)塔雙索面斜拉橋結(jié)構(gòu)形式跨越襄陽北編組站。主橋總長920m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)門型主塔，墩、塔、梁固結(jié)體系；梁面以上塔高分別為117m和105m。斜拉索為雙索面，扇形布置，小里程索面26對，大里程20對。橋梁結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 跨襄陽北編組站大橋結(jié)構(gòu)圖（單位：m）

2 格構(gòu)式混凝土梁

跨襄陽北編組站大橋邊跨混凝土梁采用雙邊主梁+橫肋（梁）的格構(gòu)式體系，主梁標(biāo)準(zhǔn)截面頂板厚度為0.25m，頂板設(shè)置1.5%的雙向橫坡，懸臂翼板端厚度為0.25m，長度為3.25m。標(biāo)準(zhǔn)段主梁全寬37.50m，中心梁高3.53m，邊主梁底面保持水平。采用C55混凝土，縱橫向均設(shè)置預(yù)應(yīng)力，矩形邊主梁寬3.0m，其底部設(shè)置斜拉索錨固裝置。主梁橫向索中心距28.0m，順橋向標(biāo)準(zhǔn)段每隔4.0m（或4.25m）設(shè)一道橫梁，在左塔邊跨6m索間距區(qū)段范圍內(nèi)橫梁加密布置為3.0m一道，標(biāo)準(zhǔn)橫梁厚0.4m。格構(gòu)式混凝土梁斷面和平面結(jié)構(gòu)圖分別見圖2、圖3。

圖2 格構(gòu)式混凝土梁斷面結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

圖3 格構(gòu)式混凝土梁平面結(jié)構(gòu)圖（單位：cm）

3 格構(gòu)式混凝土梁現(xiàn)澆支架的設(shè)計

邊跨格構(gòu)式梁現(xiàn)澆高度在22.5～24m之間，最大現(xiàn)澆混凝土高度3.23m，根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范與計算手冊，選用鋼管貝雷立柱+盤扣（格構(gòu)頂板）組合支架結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計[1]。

3.1 支架結(jié)構(gòu)

跨襄陽北編組站大橋邊跨現(xiàn)澆梁現(xiàn)澆支架采用鋼管柱+貝雷梁形式，鋼管樁采用Ф820mm×20mm螺旋管，卸落墊塊采用4I25a工字鋼，承重梁采用3I56a型鋼，貝雷梁采用國產(chǎn)321型貝雷片，分配梁采用I16工字鋼，間距為60cm。分配梁上采用鋼管支架作為格構(gòu)梁頂板支撐，鋼管橫向間距采用90cm，現(xiàn)澆梁模板采用竹膠板+方木[2]?，F(xiàn)澆梁基礎(chǔ)采用1.2m直徑的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)+樁帽，如圖4所示。

圖4 現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)圖

3.2 荷載取值

（1）現(xiàn)澆梁自重荷載：邊縱梁荷載直接作用在縱向方木上，方木間距10cm，縱梁高度3.34m，則線形荷載為0.1×3.34×26.5=8.85kN/m。

橫隔梁荷載作用在橫向分配梁上，橫隔梁寬度0.4m，高度3.34m，則線形荷載0.4×3.34×26.5=35.4kN/m。

頂板荷載作用在橫向分配梁上，分配梁間距0.6m，厚度0.4m，則線形荷載0.6×0.4×26.5=6.35kN/m。

（2）施工機(jī)具荷載：施工機(jī)具荷載按照2.5kN/m2考慮，計算作用到每根方木/工字鋼上荷載值。

（3）振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：振搗混凝土荷載按照2.0kN/m2考慮，計算作用到每根方木/工字鋼上荷載值。

（4）風(fēng)荷載：風(fēng)荷載強(qiáng)度按下式計算：

式中：

W——風(fēng)荷載強(qiáng)度，Pa；

W0——基本風(fēng)壓值，Pa，查“全國基本風(fēng)壓分布圖”，取350Pa；

K1——風(fēng)載體型系數(shù)，箱梁取1.3，鋼管樁取0.8；

K2——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，取1.13；

K3——地形、地理條件系數(shù)，取0.9。

計算得箱梁風(fēng)荷載強(qiáng)度：W=462.7Pa；鋼管樁風(fēng)荷載強(qiáng)度：W=284.8Pa。

（5）模板及鋼管支架荷載：模板重量按照2kN/m2考慮，計算作用于每根方木/工字鋼上荷載值。

3.3 模型建立

現(xiàn)澆梁支架利用midascivil進(jìn)行建模計算，結(jié)構(gòu)自重按照程序自動進(jìn)行計算，現(xiàn)澆箱梁、模板、施工荷載直接加載于縱向方木/工字鋼上，鋼管樁受到的風(fēng)荷載直接加載于鋼管樁立柱上，箱梁風(fēng)荷載轉(zhuǎn)換至鋼管樁上。由于支架結(jié)構(gòu)相同，取三跨支架作為計算模型[3]，建立模型如圖5所示。

圖5 現(xiàn)澆支架模型

3.4 現(xiàn)澆支架各部位受力情況

根據(jù)模型分析結(jié)果，得出現(xiàn)澆支架各部位受力情況如表1所示。

表1 模型計算數(shù)據(jù)分析

3.5 基礎(chǔ)計算分析

根據(jù)計算模型得出基礎(chǔ)最大反力為4343kN，采用1.2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，入土深度計算如下：

式中：

γR——單樁軸向承載力抗力分項系數(shù)，根據(jù)規(guī)范取值1.4；

Qd——最大極限承載力，最大壓力時取4343kN；

qfi——樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

qR——樁側(cè)第i層土的極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值；

u——樁身的周長，計算區(qū)3.77m；

A——樁端外周面積，計算取1.131m2；

li——第i層土層的厚度；

η——承載力折減系數(shù)，取0.85。

自地面向下土層以此為素填土，側(cè)摩阻力4kPa，厚度1.2m；粉質(zhì)黏土，側(cè)摩阻力45kPa，厚度5.0m；圓礫土，側(cè)摩阻力120kPa，厚40m。取樁基入土深度30m，則計算承載力為6338kN＞4343kN，滿足規(guī)范要求。

4 格構(gòu)式混凝土梁施工技術(shù)要點

（1）全橋邊跨混凝土采用梁柱式支架分節(jié)段現(xiàn)澆施工。支架在澆筑混凝土前必須預(yù)壓，預(yù)壓重量為梁體自重的120%，預(yù)壓時間不少于24h，同時要求在支架沉降穩(wěn)定后方可卸載。立模高程由設(shè)計高程、支架壓縮變形等因素確定，故在搭建支架時需要考慮主梁本身的預(yù)拱度和施工引起的撓度。主梁混凝土的澆筑順序、支架的拆除方向均應(yīng)由跨中向支點平穩(wěn)對稱進(jìn)行[4]。

（2）為使施工達(dá)到高度安全、高質(zhì)量和高精度，要求混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的90%且齡期7d以上，方可張拉預(yù)應(yīng)力鋼束，預(yù)應(yīng)力鋼束錨下應(yīng)預(yù)埋與錨具相配套的螺旋筋及鋼筋網(wǎng)片，所有的錨墊板及支撐墊板下混凝土必須保證澆筑、振搗密實。

（3）預(yù)應(yīng)力鋼材及錨具進(jìn)場后，應(yīng)分批嚴(yán)格檢驗和驗收，妥善保管。所有的預(yù)應(yīng)力鋼材不許焊接，凡有接頭的預(yù)應(yīng)力鋼絞線部位應(yīng)予切除，不準(zhǔn)使用。鋼絞線使用前應(yīng)作除銹處理，所有的張拉設(shè)備應(yīng)按有關(guān)規(guī)定認(rèn)真進(jìn)行標(biāo)定。

（4）為防止梁體混凝土開裂和棱邊破損，應(yīng)待混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范有關(guān)要求時方可拆模。所有施工的預(yù)埋件，在施工結(jié)束后均應(yīng)割除，恢復(fù)原狀，并注意防銹和美觀。

（5）當(dāng)普通鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道發(fā)生干擾時，可適當(dāng)挪動普通鋼筋的位置，以保證鋼束管道位置的準(zhǔn)確。鋼束錨固處的普通鋼筋如果影響預(yù)應(yīng)力施工，可適當(dāng)彎折，但預(yù)應(yīng)力鋼束施工完畢時應(yīng)及時恢復(fù)原位。如果錨下螺旋筋與分布鋼筋相干擾時，可適當(dāng)移動分布鋼筋位置或調(diào)整其間距。當(dāng)不同鋼筋相互重疊干擾時，應(yīng)保證主要鋼筋如縱、橫向受力鋼筋或大直徑鋼筋的位置，次要鋼筋或小直徑鋼筋位置可進(jìn)行局部調(diào)整。注意保證限位裝置的正確位置、尺寸，其錨固鋼筋位置遇主要的受力鋼筋時可作相應(yīng)的局部調(diào)整。施工中如發(fā)生鋼筋空間位置沖突，可適當(dāng)調(diào)整其布置，但應(yīng)確保鋼筋根數(shù)和凈保護(hù)層厚度[5]。

（6）主梁混凝土的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量均應(yīng)嚴(yán)格控制?；炷翝仓r應(yīng)保證澆筑進(jìn)度和振搗密實，所有的施工縫應(yīng)認(rèn)真鑿毛、清潔，確保新、老混凝土的結(jié)合強(qiáng)度。所有梁體的外表均應(yīng)達(dá)到平整、光潔和全橋顏色一致。當(dāng)混凝土自流高度大于2m時，必須采用溜槽或?qū)Ч茌斔停苑乐够炷岭x析，保證澆筑質(zhì)量。

5 結(jié)束語

綜上所述，格構(gòu)式混凝土梁采用邊縱梁+橫梁的結(jié)構(gòu)形式，具有施工便捷、混凝土用量小等優(yōu)點，其支架設(shè)計與現(xiàn)場施工時需注意以下幾點：

（1）格構(gòu)梁邊縱梁為實心混凝土，設(shè)計支架時需要加強(qiáng)此處的現(xiàn)澆支架，特別應(yīng)注意鋼管立柱與貝雷梁的受力情況。

（2）格構(gòu)梁橫梁多為40cm寬度，設(shè)計時應(yīng)考慮兩個橫梁直接的支架搭設(shè)，建議采用盤扣支架進(jìn)行頂板的支架搭設(shè)。

（3）為保證現(xiàn)澆支架更加合理與經(jīng)濟(jì)，建議分區(qū)計算地基承載力要求，并根據(jù)要求，分區(qū)確定鉆孔灌注樁的長度。