陳淼華

（上海西部市政工程有限公司，上海201700）

1 概述

在橋梁施工過程中，穿杠法施工以其設(shè)計(jì)構(gòu)思新穎、結(jié)構(gòu)合理、操作簡單、適用范圍廣(受橋下環(huán)境影響小)、經(jīng)濟(jì)效益明顯(節(jié)省支撐材料)、施工安全等優(yōu)點(diǎn)而在橋梁施工中越來越多地得到廣泛應(yīng)用。它的作用原理是把蓋梁(或箱梁等)及施工荷載的重量傳給縱梁(可用方木、貝雷支架、工字鋼、槽鋼、軍用梁、萬能桿件等組拼)，再由縱梁傳給橫梁(可用貝雷支架、工字鋼、槽鋼、軍用梁、萬能桿件等組拼)，再由橫梁傳遞給橫穿于墩柱中的實(shí)心圓鋼(或其它鋼構(gòu)件)，再由實(shí)心圓鋼(或其它鋼構(gòu)件)將荷載傳遞給墩柱，最終由墩柱承受所有作用力。

2 施工工藝及其流程

2.1 施工工藝

為了更直觀地介紹橋梁蓋梁施工中穿杠法的具體施工方法，本文將以城市高架橋蓋梁施工為例，詳細(xì)介紹穿杠法的施工工藝及流程。

假設(shè)蓋梁結(jié)構(gòu)大樣如圖1所示

穿杠法施工蓋梁是靠穿在墩柱預(yù)留孔內(nèi)的實(shí)心圓鋼作為蓋梁模型、蓋梁混凝土實(shí)體等的主要承載構(gòu)件。澆筑墩柱時(shí)在每個(gè)墩柱計(jì)算高度的縱橋向預(yù)留鋼管(或硬塑料管裝沙)作為預(yù)留孔洞，墩柱施工完畢后，在預(yù)留孔內(nèi)穿實(shí)心圓鋼，外套支承鐵塊并用螺絲帽扣緊。支承鐵上橫橋向在墩柱兩側(cè)各設(shè)工字鋼一根作為承重梁，工字鋼上布設(shè)方木作為分配梁，以支承模型體系。

施工結(jié)構(gòu)系統(tǒng)如圖2所示。

2.2 施工工藝流程

穿杠法施工蓋梁工藝流程大致總結(jié)如下：

施工準(zhǔn)備→抄平定點(diǎn)預(yù)留孔洞→穿實(shí)心圓鋼→套支承鐵→扣緊螺栓→安裝工字鋼、方木支撐構(gòu)件→安裝模板→調(diào)整標(biāo)高→澆筑混凝土→混凝土等強(qiáng)→拆除側(cè)?！鸪啄Ｖ蜗到y(tǒng)卸載→拆除工字鋼、圓鋼等→封堵預(yù)留孔。

3 設(shè)計(jì)過程

3.1 設(shè)計(jì)荷載

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范-2000》，查得鋼筋混凝土容重γ=26 kN/m3,則高架橋每個(gè)橋墩蓋梁荷載計(jì)算過程如下：

蓋梁面荷載：

模板面荷載：q2=2.5（kPa）

其它面荷載：q3=1.0（kPa）

故總的面荷載：q面=q1+q2+q3=24.94+2.5+1.0=28.44（kPa）

3.2 方木分配梁設(shè)計(jì)

蓋梁底用方木作為分配梁承受模板的面荷載，設(shè)計(jì)取20 cm×15 cm方木，間距為0.5 m，布置方式為短邊水平，長邊豎直。則每根方木承受面荷載轉(zhuǎn)化為勻布線荷載為：

其力學(xué)模型簡化為兩邊鉸支的簡支梁，如圖3所示，則：

跨中最大彎矩：

截面抵抗矩：

截面抗彎承載能力：

3.3 工字鋼設(shè)計(jì)

方木分配梁底采用兩根I45a承重，則每根工字鋼承受荷載換算為勻布線荷載為：

其力學(xué)模型簡化為三跨雙懸臂連續(xù)梁，如圖4所示。

工字鋼彎曲應(yīng)力分布如圖5所示。

支點(diǎn)彎矩：

跨中彎矩：

抗彎承載能力：

工字鋼撓度采用疊加法進(jìn)行計(jì)算，具體過程如圖6～8所示。

所以，C點(diǎn)總的撓度為

由于計(jì)算時(shí)未考慮蓋梁兩端截面變小的荷載，實(shí)際彎矩和變形都小于計(jì)算值，計(jì)算偏于保守，故I45a工字鋼能滿足施工要求。

3.4 實(shí)心圓鋼設(shè)計(jì)

實(shí)心圓鋼及支承鐵結(jié)構(gòu)大樣如圖9所示。支承鐵與墩柱緊密貼合，荷載通過支承鐵傳遞至實(shí)心圓鋼，實(shí)心圓鋼在這種情況下可忽略彎曲視為純剪切受力。實(shí)心圓鋼采用φ60 mm的圓鋼。%

作用于每塊支承鐵上的荷載：

實(shí)心圓鋼橫截面面積：

實(shí)心圓鋼剪應(yīng)力：

實(shí)心圓鋼宜選用16 Mn鋼加工，若采用3號(hào)鋼宜選用優(yōu)質(zhì)材料。

4 施工過程及施工要點(diǎn)

4.1 孔道預(yù)留

墩柱澆筑時(shí)將直徑為70 mm鋼管（或硬塑料管裝沙）封口后，沿順橋向預(yù)先埋入混凝土。其預(yù)埋位置應(yīng)根據(jù)蓋梁支承系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高度確定，即：

預(yù)埋管中心位置=墩柱設(shè)計(jì)標(biāo)高－蓋梁底模高度－分布方木高度－要楔高度－工字鋼高度－支承鐵中心至其頂面高度。

在確定預(yù)埋管位置時(shí)應(yīng)至少考慮8～10 cm木楔高度，要楔下墊于方木（兩片木楔對(duì)接對(duì)頂調(diào)整標(biāo)高），在蓋梁混凝土達(dá)到強(qiáng)度拆除模型時(shí)打開木楔方木下落，以此作為卸脫模的空間。埋入混凝土中的鋼管常會(huì)因傾倒混凝土或振搗混凝土而浮起或傾斜改變位置，因此在預(yù)埋時(shí)除將管口用泡沫等物堵塞，膠帶裹封外，還應(yīng)該用鐵絲將預(yù)埋管端部與墩柱鋼筋綁扎牢固，同時(shí)應(yīng)注意將預(yù)埋管置于兩根主筋之間用墊塊將其擠緊。當(dāng)混凝土澆筑至預(yù)埋管位置時(shí)，應(yīng)減少傾倒沖擊力，避免振搗棒碰撞預(yù)埋管，確保其位置準(zhǔn)確。

4.2 緊扣螺栓

實(shí)心圓鋼露出墩柱部分套好支承鐵后應(yīng)緊扣螺絲帽，使支承鐵與墩柱緊密貼合，以免支撐鐵竄動(dòng)碰撞墩柱傷及混凝土外觀；其次是支承鐵與墩柱貼合越緊密對(duì)實(shí)心圓鋼受力越有利，即在沒有空隙的情況下，實(shí)心鋼所承受彎曲應(yīng)力接近于零。支承鐵與墩柱相貼面宜加工成弧形，弧形接觸面不僅不易損傷墩柱而且圓鋼螺絲帽套緊后，在其承受偏壓的同時(shí)可產(chǎn)生摩擦力以抵抗彎曲，有利于結(jié)構(gòu)的受力。

4.3 對(duì)拉工字鋼

工字鋼縱梁擱置在兩塊支承鐵上時(shí)，若不對(duì)拉固定，不僅施工安全沒有保障，而且形不成整體受力結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)于兩片工字鋼縱梁，必須用鋼拉桿對(duì)拉固定在墩柱上。拉桿的布置間距如圖2所示，墩柱間設(shè)3根，懸臂段設(shè)2根。墩柱與縱梁間加襯墊，以保護(hù)相接柱面。拉桿選用φ16A3圓鋼。

4.4 預(yù)留孔封堵

蓋梁施工完成后，拆除底模、工字鋼、圓鋼等后，對(duì)預(yù)留孔道封堵，封堵孔工作宜成批逐段進(jìn)行，不宜逐個(gè)進(jìn)行。直徑60～70 mm預(yù)留孔對(duì)墩柱的受力幾乎沒有影響，但從確保墩柱鋼筋使用壽命（若鋼管與墩柱鋼筋比較接近則鋼筋易受腐蝕），保證結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量而言，預(yù)留孔的封堵工作也相當(dāng)重要。采用人工壓入塑性水泥漿封堵孔，要求水泥漿必須經(jīng)過試驗(yàn)配制，保證其終凝后的顏色必須與墩柱顏色一致。水泥漿中宜加入適量減水劑和膨脹劑。

5 對(duì)穿杠法施工蓋梁的幾點(diǎn)體會(huì)

（1）在高墩上使用穿杠法施工，具有明顯的節(jié)約材料和提高施工效率。施工材料的減少，相應(yīng)的搭、拆、運(yùn)等費(fèi)用也減少，無疑也節(jié)約了成本。

（2）施工文明。墩頂穿杠法托架用鋼量比落地支架少，堆料占地面積也少，橋墩處不見落地支架，工地上寬敞，進(jìn)一步顯示了文明施工的場面。

（3）用墩身代替落地支架承受全部荷載，剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、施工時(shí)安全可靠。

（4）橋墩上方的預(yù)留孔洞，完工后再堵洞時(shí)，表面色澤較難一致，多少會(huì)留下堵洞痕跡，影響外觀。故在施工后，一定要對(duì)封堵水泥漿多做幾次調(diào)試，以保證其終凝后的顏色必須與墩柱顏色一致。

（5）在設(shè)計(jì)橫梁工字鋼時(shí)，取結(jié)構(gòu)力學(xué)模型為三跨雙懸臂連續(xù)梁比簡支梁設(shè)計(jì)出來更切合實(shí)際，對(duì)節(jié)約材料至關(guān)重要。