馮德生，向 偉

（1.重慶交通大學 土木建筑學院，重慶 400074；2.四川建筑職業(yè)技術學院，四川 德陽 618000）

支架法、抱箍法和剪力銷法是橋梁蓋梁施工中常用的幾種支撐體系。其中剪力銷法支撐體系不僅施工相對簡便，對地面承載力無要求，節(jié)約大量材料，降低施工成本，縮短工期，而且能夠承受較大荷載，特別適合于大體積高墩蓋梁的施工。

1 工程概述

龍河大橋位于重慶市石柱縣，全長576m，為直線橋，其下部結構設計為變截面三柱式實心墩＋大體積鋼筋混凝土蓋梁。墩柱最大高度53.5m，蓋梁設計尺寸為24.9m×2.2m×2.0m，計C30混凝土104.5m3，屬高墩大體積蓋梁，見圖1。

2 支撐系統的設計及施工方法

2.1 剪力銷法蓋梁施工工藝

圖1 蓋梁結構（單位：m）

預留孔→橫穿圓鋼棒→縱梁工字鋼吊裝→橫梁工字鋼安裝→施工放樣→蓋梁底模板安裝→支撐體系預壓→蓋梁鋼筋綁扎→蓋梁側模板安裝→密封性檢查→澆筑混凝土→拆除模板。

2.2 支撐結構

蓋梁采用木制底模及側模，側模外側綁扎方木條以增強其局部穩(wěn)定性，底模鋪設在間距為0.3m的I20a＃工字鋼橫梁上，底模與工字鋼橫梁之間用密排鋼管做墊層，工字鋼橫梁長度為3m，以便在蓋梁兩側設置施工作業(yè)平臺。

橫梁下采用4根13.5m長的I63a＃工字鋼做承托梁，承托梁與橫梁之間用楔形木塊拼成的長方體做墊塊，以調節(jié)底模橫坡至設計標高。承托梁擱置在橫穿墩柱的圓鋼棒上，由鋼棒將蓋梁施工時的所有荷載傳給墩柱。兩側墩柱上鋼棒直徑140mm，中間墩柱上的鋼棒直徑為160mm，其分別用Φ160mm、Φ180mm PVC管預留圓形孔洞。剪力銷法的支撐結構如圖2所示。

圖2 支撐結構縱截面

2.3 墩柱頂部預留孔洞

墩柱分別采用Φ160mm、Φ180mm PVC管預留圓形孔洞，孔洞中心距蓋梁底約108cm。為便于鉆孔安裝PVC管，在墩柱預留孔洞處采用木模，PVC管與模板間的空隙填塞海綿，以防止漏漿。

PVC管安裝時嚴格按施工設計圖進行測量定位，為防止PVC管在澆筑砼時位置發(fā)生移動，采用Φ12mm圓鋼制成17cm×17cm、19cm×19cm的“井”字架進行固定，“井”字架每50cm設一道并與墩柱鋼筋焊接牢固。墩柱砼澆筑完成后，每隔20min左右轉動一次PVC管，避免PVC管與混凝土粘結而不能抽出，待混凝土終凝后抽出PVC管，形成孔洞。

PVC管安裝與墩柱主筋和箍筋的安設位置相沖突，施工時稍微改動了主筋和箍筋的位置，并采用監(jiān)理工程師同意的措施對鋼筋進行加強，以免改變墩柱受力狀態(tài)。

2.4 橫挑梁

用長3m的Φ140mm、Φ160mm的45＃熱軋圓鋼棒分別橫穿兩側及中間墩柱孔洞作橫挑梁，支撐I63a＃工字鋼承托梁。在孔洞與圓鋼棒之間的空隙打入木塞，以防止圓鋼棒轉動。采用塔吊進行圓鋼棒的安裝。

2.5 承托梁

由圖2可知，承托梁承受荷載的兩端懸臂長度為3.4m，中間兩跨長度均為9.05m，總長度達24.9m。工字鋼標準長度最大為12m，如果將其焊接至24.9m，則會造成焊接部位受力復雜且因其重量太大不易吊裝及運輸。蓋梁兩側混凝土重量較中間小，本工程采用4片12m標準I63a＃工字鋼分別加焊了1.5m，并在焊接部位進行了局部加強。在用塔吊吊設承托梁時，將其焊接部位搭在蓋梁外側，如圖2所示。中間墩柱處工字鋼左右各兩片緊挨著搭在橫挑梁上，如圖3（左）所示。蓋梁左右承托梁之間采用長2.4m的Φ12mm螺桿進行連接，螺桿間距為7m。

圖3 支撐結構橫截面（左側為中間支撐處，右側為兩端支撐處）

2.6 橫 梁

橫梁采用I20a＃工字鋼，間距0.3m，長度為3m。橫梁上密鋪鋼管及底模。

在工字鋼橫梁兩端每隔0.9m焊接Φ22mm鋼筋1根，長度為50cm。將長度1.2mΦ28mm空心鋼管套在鋼筋上作立柱，立柱用3道水平長鋼管連接，間距為40cm，形成防護欄。防護欄與模板之間的橫梁上鋪設竹架板作為施工平臺，竹架板與橫梁采用鐵絲綁扎牢靠。防護欄桿及施工平臺掛設細目安全網，以確保施工安全。

3 支撐系統的設計受力檢算

3.1 各材料力學參數

1）I63a工字鋼、I20a工字鋼：

2）45＃熱軋圓鋼棒

3.2 受力檢算中取用的結構每延米容重

1）木模板取0.5kN／m2；I63a＃工字鋼、I20a＃工字鋼等模板支架及欄桿取5kN／m。

2）新澆筑的混凝土容重取24.5kN／m3。

3）蓋梁每一立方米混凝土的鋼筋容重取1.5 kN／m3（該橋工程設計圖中蓋梁每一立方米混凝土的鋼筋平均容重為1.4kN／m3）。

4）活載。

①施工人員及振動棒等施工設備取2.5 kN／m2。②振搗混凝土時對水平模板產生壓力，取2 kN／m2。

5）蓋梁荷載效應組合。將以上荷載合并，蓋梁施工每延米容重G＝132.4kN。因為蓋梁的兩側高度為1m，所以其每延米容重為中間蓋梁的一半。蓋梁施工時橋墩正上方的重量是直接施加在橋墩上的，因此在圓鋼棒處只計算蓋梁兩側超出橋墩的20cm鋼筋混凝土和模板容重。將蓋梁施工每延米容重分三類，按體積比例分別計算各部分每延米容重：

6）在蓋梁荷載效應組合下一片承托梁每延米支撐容重（q1、q2、q3之間的每延米容重按線性內插求得）如圖4所示。

圖4 一片承托梁每延米支撐容重

圖4中，q1＝66.2kN／m，q2＝33.1kN／m，q3＝6.0kN／m，q4＝（q1＋q3）／2＝36.1kN／m。

q1，q2，q3，q4分別代表圖4所示位置處一片承托梁每延米支撐容重。不計擋塊的重量，這對支撐體系的計算是偏安全的。

3.3 承托梁受力驗算

承托梁采用長度為13.5m的I63a＃工字鋼，上鋪設I20a＃工字鋼及底模，承受模板傳來的荷載及自身重量。將其受力簡化為受線性荷載，跨度為12.95m的簡支梁（見圖4）。計算得出兩側橋墩處每片承托梁對鋼棒壓力為454.1kN，中間橋墩處每片承托梁對鋼棒壓力為250.6kN；I63a工字鋼的最大彎矩為537.9kN·m，最大剪力為298.9kN／m。

1）彎曲正應力強度校核：工字鋼的彎曲正應力小于容許正應力，滿足設計要求。

2）彎曲剪應力強度校核：

工字鋼的彎曲剪應力小于容許剪應力，滿足設計要求。

3）I63a＃工字鋼在圓鋼棒處及自身焊接處的腹板雙面焊有加勁肋，見圖2，以加強其局部穩(wěn)定性。

4）2片承托梁之間采用長2.4m的Φ12mm螺桿進行連接，螺桿間距為7m。等截面工字鋼簡支梁受壓翼緣的長度l與寬度b之比為11.1，小于13，因此，可不計算承托梁的整體穩(wěn)定性。

工字鋼的撓度小于容許撓度值，滿足設計要求。

3.4 鋼棒受力驗算

兩側橋墩處每片承托梁對鋼棒壓力為454.1 kN，中間橋墩處每片承托梁對鋼棒壓力為250.6kN。

3.4.1 兩側橋墩處鋼棒受力檢算

1）彎曲正應力強度校核

鋼棒的彎曲正應力小于容許正應力，滿足設計要求。

2）彎曲剪應力強度校核鋼棒的彎曲剪應力小于容許剪應力，滿足設計要求。

3.4.2 中間橋墩處鋼棒受力檢算

在實際施工過程中，由于工字鋼交錯搭在圓鋼棒上，外側承托梁距橋墩的距離比理想值偏大，計算中取1.1的擴大系數。

1）彎曲正應力強度校核：

鋼棒的彎曲正應力小于容許正應力，滿足設計要求。

2）彎曲剪應力強度校核：

鋼棒的彎曲剪應力小于容許剪應力，滿足設計要求。

3.5 橫梁受力驗算

橫梁采用長度為3m的I20a＃工字鋼，上鋪設鋼管及底模，承受模板傳來的荷載。將其受力簡化為受均布線性荷載，跨度為2.2m的簡支梁。兩橋墩之間有16根橫梁，均布荷載

1）彎曲正應力強度校核：

工字鋼的彎曲正應力小于容許正應力，滿足設計要求。

2）彎曲剪應力強度校核：

工字鋼的彎曲剪應力小于容許剪應力，滿足設計要求。

3）橫梁剛度校核：

工字鋼的撓度小于容許撓度值，滿足設計要求。

4 注意事項

4.1 設計檢算注意事項

1）根據施工條件及機械配置合理考慮沖擊荷載，注意各種荷載考慮全面。

2）中間橋墩處鋼棒受力檢算時，要考慮交叉的承托梁之間的縫隙，外側承托梁距橋墩的距離比理想值偏大，計算中可取1.1的擴大系數。

3）預留穿心棒的孔洞位置要設計準確，充分考慮模板、工字鋼等結構尺寸，并仔細復核確保無誤。

4.2 施工注意事項

1）預留孔直徑比圓鋼棒直徑大1～2cm，預埋位置準確，特別注意高程控制。

2）剪力銷與墩柱接觸部位，在剪力銷下部混凝土內預埋鋼筋，防止混凝土局部破壞。

3）澆筑蓋梁前，要楔緊剪力銷與預留孔洞之間的縫隙。

4）安裝模板時，注意蓋梁橫坡的設置。

5）蓋梁底模安裝完成后，按梁重的1.2倍進行堆載預壓，堆積過程中觀察支撐體系的變化，預壓48h后測量支撐系統的彈性下沉量，以此設置模板預拱度，并在施工后根據施工實際情況進行調整，確保蓋梁滿足設計要求。

6）澆筑蓋梁混凝土時，嚴格控制澆筑速度，并加強監(jiān)控，隨時測量縱梁、橫梁及支架體系的變形。

7）拆除支撐體系時，應先拆除側模板，待蓋梁混凝土達到一定強度后再拆掉底模板及縱梁等。

8）拆除支架體系后，要用同標號微膨脹性混凝土將預留孔澆筑密實，并進行表面修整。

5 結束語

1）安全合理性。結合施工條件對支撐體系進行受力驗算，證明了剪力銷法施工方案是安全可行的。在施工過程中根據支撐體系的預壓，使得施工更加合理，蓋梁線性平穩(wěn)，滿足橫坡要求。

2）實用性。通過合理利用剪力銷、I63a＃工字鋼作受力支架體系，較好地解決了龍河大橋三柱式高墩蓋梁施工困難的問題，施工效果良好。

[1] 錢大懷.既有鐵路線旁無落地支撐架條件下高橋墩蓋梁施工[J].上海鐵道科技，2010（2）：95－98.

[2] 蘇桂南.鐵路三線大橋帽梁無支架法施工技術及受力檢算[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011（8）：25－39.

[3] 周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社.2001.

[4] GB／T699－1999優(yōu)質碳素結構鋼[S].北京：人民交通出版社.

[5] JTG162－2008建筑施工模板安全技術規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.

[6] 鄧鳳學，張俊平，劉愛榮.高墩蓋梁支撐體系的有限元模擬分析研究[J].山西建筑，2007，11（33）：93－94.

[7] GB50017－2003鋼結構設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.

[8] 鄭旭.大體積高墩蓋梁剪力銷法設計與施工技術[J].路基工程，2008（3）：170－172.