大跨度组合式现浇支架在工程中的应用

大跨度组合式现浇支架在工程中的应用

李正清

李正清

中国中铁大桥局集团第八工程有限公司重庆404100

摘要：碗扣式支架与柱式贝雷梁组合支架在组合应用中各自发挥自身优势，使得立交桥立体交叉同步施工成为可能。在该项目的应用中，该方案有效的缩短了项目总工期，同时质量安全可控，达到预期的目的。在大跨度支架现浇梁施工实际应用中证明了其可靠性与实用性，并为以后的项目应用提供了参考。

关键词：贝雷梁；碗扣支架；组合；线形控制

引言

当前，支架现浇结构是城市桥梁结构中较常采用的结构形式。城市立交桥由于空间限制，经常出现线路交叉情况。囿于现浇支架本身的跨度问题，交叉点的现浇结构施工惯常采用的施工方式均为由上而下依次施工。此种施工方式简单可靠但施工周期较长，经常成为项目工期的关键点。如果能将上部梁式支架的跨度适当增加，则可将该点的施工由依次施工改为流水施工，大大节省工期。因此大跨度支架在特定的施工情景下具有重要意义。

一、项目面临的问题

武汉二七长江大桥配套工程Ⅳ标项目中NS匝道桥NS11#-NS15#现浇梁与二环主线并行，下穿和平高架桥，由于项目工期原因，NS11#-NS15#现浇梁与和平高架现浇梁无法依次施工。和平高架该段现浇梁主体结构宽度为29.8米，其上NS13-14#梁跨度为38.2米。据此上部现浇支架跨度需要超过33米。该跨匝道桥宽度为11.3米，为单箱双室结构。

二、方案制定

1.支架以上部分荷载情况

箱梁荷载：194KN/m

模板荷载：31.32KN/m

2.跨度考虑：由于支架所需最小跨度与该处梁跨差别不大考虑直接以该跨两墩承台为基础，设单跨支架，跨度为35米，该跨度情况下还可避开在罗家港水渠旁软弱土层中的基础处理问题，基础承载力有足够保证。

3.贝雷梁支架设计

支架以上部分弯矩为=1/8ql2=(31.32+194)*352/8=34502KN.M，蓓蕾梁支架参数如下表。

贝雷梁桁架容许内力表

容许内力加强型

桥型单排单层双排单层三排单层双排双层三排双层

弯矩（KN.M）1687.533754809.467509618.8

剪力（KN）245.2490.5698.9490.5698.9

根据上部荷载所产生的内力，结合箱梁的截面形式并同时考虑支架本身自重产生荷载并适当留有富余，采用双排双层加强型与三排双层加强型间隔布置，三排双层加强型布置于腹板下，翼缘板与每个箱室空腔下设置双排双层加强型。

钢管桩采用项目现有Φ600*8焊接螺旋管，根据荷载，单侧支点处设置6根钢管桩。分配梁则采用三拼工50型钢。

贝雷梁在跨度较大时加载跨中会出现明显下挠，荷载越大跨度越大这下挠度也越大，而现浇梁此处线形为上拱，贝雷梁直接支撑底模的方式将无法满足现浇梁线形。考虑在贝雷梁与现浇梁模板之间设置一层碗口支架。碗扣支架的布设根据受力情况，空腔及翼缘板下部分立杆纵距可采用90*90布设，但考虑贝雷梁受力下挠后对支架产生不利影响，因此为增加安全系数，碗扣支架立杆纵距一律采用60*60。

4.桁架受力计算

采用有限元程序建模计算：

1.荷载组合

1.1荷载

箱梁荷载：194KN/m；模板荷载：31.32KN/m；结构自重：包括贝雷片、分配梁等；施工荷载：1KN/m2（作用范围顺桥向3米）；风荷载。

1.2荷载组合

强度计算：箱梁荷载+模板荷载+结构自重+施工荷载+风荷载

刚度计算：箱梁荷载+模板荷载+结构自重

2.内力计算

计算内力时我们按照实际的结构形式方式与荷载的布置方式通过计算机模拟。具体的内力计算的过程此处不再赘述，仅将计算结果列出如下（单榀桁片）:

Mmax=2348.3KN.m<3375KN.m

Qmax=303.8KN>245.2KN

Fmax=62.1mm<L/400=90mm

由风荷载引起的横向弯矩仅为12KN.m，满足受力要求。

以上结果中唯有剪力超出贝雷梁的容许范围，但通过加强立柱可以有效解决这一问题，受力验算结果全部符合要求。

三、现浇梁主体结构线形控制

前段方案制定过程只解决了支架本身的承载力问题，支架本身挠度较大所带来的问题还需解决。虽然计算过程已经对挠度进行了验算，但实际施工中由于材料偏差、支架压缩、上下层支架协同作用等因素的影响，实际情况与理论计算会有较大出入，因此挠度计算结果只具有参考价值，不能用于实际施工应用。针对这个问题，可以采取模拟加载的方式进行试验测定。

四、施工过程控制

大跨度组合现浇支架在实际施工应用中较为少见，属高风险项目，因此过程控制除常规项目外还有一些特别的要求。具体来说需要特别注意材料进场验收、支架拼装、支架预压，混凝土浇筑、安全防护等工序。

1、材料进场验收

应严格按照有关要求对所有构配件做进场验收，对于贝雷片，凡用于此处的桁片、支撑架、销轴等在验收合格的基础上还需进行优选，从材料层面上增加支架的可靠度。

2、支架拼装

钢管支架拼装时应注意钢管立柱、连接系等的焊接情况。尤其要注意柱脚与基础的连接情况，切忌柱脚与基础间出现空隙。钢管桩拼装时还需注意柱顶标高，尽量使跨度两端柱顶在同一标高上，为后续碗口支架拼装创造良好的条件。

贝雷梁安装时则应特别注意构造措施是否到位，具体检查销轴止退销有无遗漏、支撑架是否上满、桁架螺栓与支撑架螺栓是否遗漏，吊装完毕后还需使用[14型钢通过特制U型螺栓将各组贝雷梁连接起来形成整体，其设置方式为每3米一道。

碗扣支架拼装时严格按照相关规范执行，但特备注意可调底座的底板不得严重偏离小分配梁，对碗扣支架部分采取了顶底满设扫地杆、加密剪刀撑等措施，增加碗扣支架的整体性。

3、支架预压

支架预压时荷载按照常规取钢筋混凝土与模板系统的重量之和乘以1.1倍为设计预压荷载。

荷载施加时按照常规分级进行。本方案中支架直接以主体结构承台作为基础，因此不需考虑地基承载力，而贝雷梁的变形值确是反应方案是否安全的关键指标，因此加载时的测量工作除对底模的常规预压测量意外还增加了加贝雷梁跨中挠度的观测。底模的沉降观测可按常规方式进行，但由于贝雷梁的失稳情况出现较为突然，因此，对贝雷梁的挠度测量采取了实时观测并随时与计算挠度值做比对的方法，一旦发现挠度异常需停止加载查明原因。

加载完毕卸载时在荷载剩余量为模板加钢筋混凝土的重量之和、净模板重量两个阶段对底模的线形控制点做了标高的测量，并以二者的差值作为了线形控制的预抬量。

4、混凝土浇筑

由于贝雷梁在混凝土的浇筑过程中贝雷梁的挠度变形很大，因此混凝土浇筑工艺为此做了特别安排。考虑到支架变形主要由弯矩变形为主，而跨中混凝土对弯矩的贡献最大，因此施工中优先浇筑了跨中混凝土，以使混凝土浇筑前期贝雷梁完成绝大部分变形，并延长混凝土的缓凝时间、适当加快浇筑速度，确保了浇筑完成前混凝土未出现初凝情况，避免了初凝后混凝土因支架变形造成裂缝等问题。

5、安全防护

当该方案中结构碗扣支架搭设完毕后下方的和平高架也开始施工出现了上下同步作业的情况，作业安全风险较大，因此项目上采取了与跨路施工防护同等的防护标准保证施工安全。

结论

通过对方案的详细论证并辅以周全的过程控制措施，武汉二七长江大桥配套工程Ⅳ标NS匝道桥13-14跨现浇梁顺利完工，且质量安全可控，同时为其下方的和平高架桥施工提供了时间与空间，整个施工方案达到了预期的目的。该项目的成功应用验证了大跨度柱式贝雷梁与碗扣钢管组合式现浇支架的可靠性与实用性，为以后项目应用的推广提供了借鉴。

参考文献

【1】高秋利.碗扣式钢管脚手架施工现场实用手册.中国建筑工业出版社

【2】邓寿昌.李晓目.土木工程施工.北京大学出版社