劉青樺

摘要：隨著國內城市發(fā)展進程加速推進，鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地綠色發(fā)展理念，更加深入人心，在橋梁工程設計方面，越來越重視橋梁下土地綜合利用規(guī)劃，大挑臂蓋梁結構的使用逐漸廣泛，常規(guī)采用滿堂支架現澆、鋼管支架現澆的施工方案，雖有懸挑，但寬度有限，在一些復雜環(huán)境下，要求懸挑寬度大幅增加，常規(guī)施工方案已無法滿足現場施工需要，本文介紹一種型鋼焊接托架全懸挑施工技術。

Abstract： With the accelerated progress of domestic urban development， the concept of green development of township land has become more popular. In the design of bridge engineering， more and more attention is paid to comprehensive land use planning under bridges. The large suspend coping structures is gradually becoming more and more widely used. In conventional， the construction schemes of full frame cast-in-place and cast-in-situ steel pipe support are used. Although there are overhangs， the width is limited. In some complex environments， the overhang width is required to increase significantly. Conventional construction schemes cannot meet the needs of on-site construction. Fully cantilevered construction technology of steel welding bracket is introduced in this paper.

關鍵詞：拆遷困難;大挑臂;全懸挑;型鋼焊接托架

Key words： difficulties in demolition and removal;large cantilever;full cantilever;steel welded bracket

中圖分類號：U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）11-0211-03

0? 引言

韓江西特大橋常規(guī)橋14#-16#墩，位于潮州市江東鎮(zhèn)菜市場內，采用大挑臂蓋梁設計結構，因拆遷影響，線路右側商鋪距離承臺邊4m，嚴重侵入橋梁橋梁限界，大挑臂蓋梁施工條件極度受限，采取型鋼焊接托架全懸挑方案，施工任務順利完成，通過經驗總結，為其它類似工程施工提供一些借鑒。

1? 工程概況

潮汕環(huán)線高速公路韓江西特大橋，分為東岸跨大堤橋、西岸跨大堤橋、主橋及常規(guī)橋，其中14#-16#墩段為常規(guī)橋設計，群樁基礎，雙矩形墩，墩身高度14m，設計大挑臂蓋梁結構，跨度為30m。

14#-16#墩位于潮州市江東鎮(zhèn)菜市場內，并將其一分為二，因征地拆遷問題，線路右側17家臨街商鋪侵入橋梁限界4.3m，但未拆除，商鋪前設有1條2.5m寬通行道路，道路邊緣距承臺邊緣僅1m，線路左側為主要通行道路。

大挑臂蓋梁結構尺寸：14#-15#墩，長度24.2m，頂部寬度1.6m，底部寬度3.6m，高度3.715m，體積為190.74m3，懸挑8.6m。16#墩，長度24.7m，頂部部寬度1.6m，底部寬度4.06m，高度4.815m，體積為290.17m3，懸挑8.85m。均采用C40混凝土預應力結構。（圖1、圖2）

2? 施工方案選擇

2.1 滿堂支架方案

適用于高度低于20m左右的墩身上部結構現澆施工，對地基處理要求較高，若是軟基，則需特殊處理后，方可適用，目前廣泛應用于施工現場現澆支架。軟基處理后不均勻沉降，對工程質量影響較大;施工場地占用較大;外側懸挑長度較小。

2.2 鋼管貝雷架方案

承臺外設置鋼管立柱，立柱基礎常采用獨墩基礎、條形基礎、樁基礎，鋼管頂設置卸落裝置，安裝貝雷架、分配梁等。適用于墩身較高，偏重于機械化作業(yè)、焊接作業(yè)，對施工人員能力要求較高;安全風險較高;經過計算外側懸挑4.5m。

2.3 鋼管貝雷架斜支撐改進施工方案

鋼管貝雷架方案改進，通過增加斜支撐，增加外側懸挑長度;其它同鋼管貝雷架方案。經過計算懸挑5.2m后鋼管應力超標。

2.4 型鋼焊接托架懸挑8.3m施工方案

在承臺上安裝4個鋼支撐立柱，立柱上安裝倒梯形鋼支撐桁架，通過桁架設置支撐點支撐貝雷架，實現懸臂澆筑?？蓪崿F蓋梁挑臂部分完全懸挑施工;對地基無要求;不占用施工場地。

結合本項目特點，就需要完全懸挑施工這一條件，就完全否定了前三種方案實施的可能性，只有采用型鋼焊接托架+貝雷架，懸挑8.3m的方案。

3? 型鋼焊接托架全懸挑施工方案

采用承臺頂面設置型鋼焊接托架，安裝砂筒、墊梁、貝雷梁、橫向分配梁、蓋梁底摸后，預制混凝土塊預壓，根據沉降觀測數據調整完畢后，綁扎鋼筋，模筑施工混凝土的方案。

4? 型鋼焊接托架制作

在承臺上用雙拼390*300H型鋼作為立桿，雙拼40工字鋼作為斜腿、直撐。雙拼45工字鋼作水平橫桿，先用型鋼做成倒梯形支架，支架上結構和常規(guī)方案相同。支架體系自下而上為：承臺→型鋼柱-（2-390*300H型鋼）→橫梁（2-45工字鋼）→砂筒→縱向墊梁（2-45工字鋼）→貝雷架→分配梁（20工字鋼，間距0.3m）→底模。砂筒間距為：6.8m+7.4m+6.8m。

5? 型鋼焊接托架全懸挑結構驗算

5.1 分配梁

縱向分配梁放置在貝雷梁上，用以支撐底模板等。橫向分配梁采用熱軋普通20a工字鋼?？v向中心距按2.6m計算，以此跨度計算橫向分配梁的受力。縱向分配梁在縱向以30cm的間距布置。根據邁達斯建模，橫向分配梁的最大向下變形是2.2mm

5.2 貝雷架

貝雷梁結構放置在三角斜腿支撐上，以留出下面的車道空間，蓋梁墩身兩側各放置4片單層普通型貝雷梁。鋼筋混凝土蓋梁是變截面梁，墩身位置（根部）截面面積是 13.2m2，而端部面積則是9.1m2。根據邁達斯建模，最大剪力是1369kN，施工時實際采用8片普通型貝雷梁，那么每片貝雷梁的剪力是171kN<[T]=245.2kN;最大彎矩是 1423kNm，每片貝雷梁的彎矩是177.9kN<[M]=788.2kNm;貝雷梁最大向下的位移是11mm，每片貝雷梁的向下位移是1.4mm，小于L/400=6.8m÷400=17mm，滿足要求。

5.3 墊梁

貝雷梁是放置在墊梁上的，而墊梁放置在四個砂筒上面，砂筒橫向中心間距為2.9m。蓋梁上的荷載是貝雷梁計算的支點反力，即2186kN、1542kN，只需計算較大的2186kN即可。根據邁達斯建模，墊梁上貝雷梁隨之變形最大是 2mm，能夠滿足現澆施工要求。墊梁的最大彎曲應力是86.9MPa<[σ]=150MPa;墊梁的最大剪切應力是 70.5MPa<[τ]=90MPa，滿足要求。

5.4 斜腿鋼架

斜腿鋼架支撐在橋墩承臺上，由四個支腿、四根斜腿及橫梁構成。斜腿鋼架立柱由四根2-HM390×300×10/16規(guī)格的H型鋼組焊而成，下橫梁、斜腿（壓桿）則采用2-I40a工字鋼組焊而成，橫梁（拉桿）采用2-I45b工字鋼組焊而成。斜腿鋼架承受砂筒傳遞的荷載，分別是771kN、1093kN、1093kN、771kN，以此四個荷載來計算斜腿鋼架的結構受力。根據邁達斯建模，斜腿鋼架的懸臂端變形最大，豎向變形為12mm;各桿件的最大組合應力是88.9MPa（斜腿桿2-40a工字鋼），均小于容許應力150MPa，滿足要求。

5.5 焊縫計算

根據邁達斯建模計算可知，斜腿的軸力是1278kN，兩端通過焊縫與相關板件焊接起來，接觸線滿焊，焊縫高度不小于12mm。上端焊縫承受水平分力1052kN，而下端焊縫承受豎向分力727kN。上端是2-I40a截面斜交于拼接板，按一半接觸線考慮，總長度是1800mm，下端也是2-I40a截面斜交于拼接板，同樣按照一半接觸線考慮，總長度是1400mm。因此計算上端焊縫是否滿足要求即可。上端焊縫長度是1800mm，承載式1052kN，焊縫高度是12mm（計算高度按10mm考慮），焊縫有效面積是1800mm×10mm=18000mm2，焊縫剪切應力是τV=1052kN×18000mm2=58.4MPa<[τ]=90MPa，滿足要求。

5.6 立柱計算

立柱的最大受壓應力是78.5MPa，需要計算其抗壓穩(wěn)定是否滿足受力要求。立柱采用2-HM390×300規(guī)格的H型鋼，立柱桿件的弱軸回轉半徑是i=167mm，桿件的自由長度按照6m計算，那么其柔度λ=6000mm÷167=36。查表得抗壓穩(wěn)定折減系數是？準=0.914，因此該斜腿抗壓穩(wěn)定折減后的應力是78.5MPa÷0.914=85.9MPa<[σ]=150MPa，滿足受力要求。

6? 主要施工工藝及控制要點

6.1 施工工藝

承臺立柱預埋件制安→墩身預埋件制安→型鋼立柱制安→立柱與墩身臨時連接→下橫梁安裝→立柱頂橫梁安裝→斜腿制安→支架穩(wěn)定桿件制安→砂筒安裝→墊梁安裝→貝雷架安裝→分配梁安裝→施工平臺安裝→底膜安裝→預壓點布置→預壓→卸載→更換懸挑底膜安裝→蓋梁鋼筋制安→預應力管道安裝→側摸安裝→鋼絞線安裝→澆筑混凝土→養(yǎng)護→側摸拆除→第一次張拉壓漿→降低砂筒高度→拆底膜→拆分配梁→拆貝雷架→拆墊梁→拆砂筒→拆穩(wěn)定桿→橫梁斜腿→拆下橫梁→拆立柱→預埋鋼板處理→第二次張拉壓漿→封端。

6.2 主要施工控制要點

6.2.1 承臺、墩身預埋件

承臺上預埋四塊600mm*800mm*10mm的鋼板，墩身靠近立柱位置每6m高安裝一塊300mm*300mm*10mm的鋼板，鋼板后焊接錨筋;承臺上預埋件安裝水平，墩身預埋件安裝豎直，鋼板頂面低于混凝土表面1-2cm，以便施工完后鋼板處理。

6.2.2 焊接型鋼立柱

立柱由四根2-HM390×300×10/16規(guī)格的H型鋼組焊而成，立柱高度根據蓋梁底標高及實測承臺頂標高減去各種桿件高度確定，立柱頂底均焊接500mm*700mm*20mm的鋼板，型鋼立柱拼接焊縫采用通長焊接，每2m焊接綴板，綴板設置時應避開立柱與墩身連接和下橫梁焊接位置，立柱安裝時鉛錘，H型鋼受力面為橫橋向，四個支腿縱橫向相互連接，并與墩身臨時連接在一起，焊縫高度6mm。

6.2.3 橫梁及斜腿

上橫梁采用2-I45b工字鋼組焊而成。橫梁拼裝時上下兩道通長焊縫，每兩米設綴板，上綴板應避開砂筒安放位置，下綴板應避開支架穩(wěn)定桿及斜腿焊接位置，在支架穩(wěn)定桿及斜腿焊接位置增設3道加勁板。橫梁下綴板面，在斜腿水平鋼板外側適當位置增設抗滑鋼板，鋼板尺寸應介于橫梁工字鋼組合寬度及綴板寬度之間，抗滑鋼板焊縫高度不小于12mm。橫梁安裝前，橫梁及立柱上鋼板定位準確便于安裝，橫梁中心與立柱中心重合，安裝后橫梁與立柱頂鋼板需臨時連接，防止橫梁滑移。

下橫梁、斜腿（壓桿）則采用2-I40a工字鋼組焊而成。下橫梁及斜腿制作同橫梁，另增加兩端焊接鋼板，斜腿兩端傾斜角度嚴格按照支架設計圖制作，斜腿水平鋼板平面尺寸應比橫梁2-45b工字鋼組合寬度大10cm，鋼板中心與桿件中心重合。安裝斜腿前需要多次調整重心，斜腿桿件重心與橫梁中心、立柱中心重合，以便受力在同一平面上，防止產生偏壓。

6.2.4 砂筒制作與安裝

砂筒制作前應進行結構簡算。法蘭鋼板和砂筒鋼管之間采用角焊縫，為保證用來做砂筒的鋼管質量，以及各板件之間的焊接質量，其焊縫高度不小于10mm。下部設置兩個出砂筒，用螺栓事先擰緊并用瀝青封閉。砂筒上下套筒安裝好后，要用瀝青封閉連接縫隙，防止水分進入。砂筒使用前要保證上下套筒之間壓實后用4根10#槽鋼將上下板焊接起來，形成穩(wěn)定牢固的一體結構，砂筒高度確定是在試驗室進行模擬受力預壓，斜撐處砂筒前可以事先墊高12mm，確保斜腿鋼架受載變形后與中間支點在一個水平線上，有利于貝雷梁的受力。砂筒安裝時，砂筒中心應與橫梁中心重合，位置準確。

6.2.5 墊梁制作與安裝

墊梁采用2-45工字鋼制作，拼裝時上下兩道通長焊縫，在安放砂筒位置增加3到加勁板。墊梁中心與砂筒中心重合。墊梁、砂筒及橫梁焊接穩(wěn)定桿件，防撞傾覆。

6.2.6 貝雷架拼裝

貝雷片采取普通型貝雷片，墩身兩側并排放置兩組單層雙排普通型貝雷梁。每組貝雷架用45cm花架連接，每組貝雷架拼裝過程中需對每個插銷、螺栓進行檢查，檢查合格后進行吊裝，貝雷架緊貼墩身，緊貼處用土工布進行隔離保護墩身混凝土表面，以防混凝土表面污染破壞。吊裝完成后，在兩端及墩身兩側設置四道剪刀撐，用U型卡扣將貝雷架連接成整體。在立柱頂位置貝雷架增設2*14槽鋼豎向加強桿。

6.2.7 分配梁安裝

縱向分配梁采用熱軋普通20a工字鋼，在橫向以 30cm的間距布置。分配梁分為6m和2.2m兩種類型，6m工字鋼在沒有墩柱影響區(qū)段通長鋪設，2.2m工字在墩柱區(qū)段鋪設。

6.2.8 安全操作平臺

利用蓋梁兩側I20工字鋼預留出1m的空間沿蓋梁四周搭設施工操作平臺。平臺上鋪2cm厚木板，并設置30cm高的擋腳板，防止物體掉落，并安裝安全護欄，護欄采用普通鋼管搭設，立桿間距2m，高度1.5m，橫桿搭設兩道，第一道距平臺木板高度為70cm，第二道距作業(yè)平臺木板高度為150cm，欄桿涂刷紅白相間的油漆，并在四周掛設綠色的鐵絲網。

6.2.9 預壓施工要點

蓋梁支撐系統(tǒng)搭設完畢后，安裝蓋梁底模，為得到蓋梁的彈性和非彈性變形，對蓋梁進行加載預壓，以消除支架的非彈性變形。預壓前一定要仔細檢查支架各節(jié)是否連接牢固，焊縫高度是否符合要求。預壓時各點壓重均勻對稱，防止出現反常情況。預壓荷載為施工總荷載的120%（總重量為蓋梁的混凝土、模板自重及施工荷載總和）。預壓均分四級進行，每級加載完成四小時后測量，第四級加載完成后24小時測量，預壓以沉降達到穩(wěn)定結束穩(wěn)定后，方可進行卸載，卸載同樣分為四級，每級卸完測量沉降，最后形成書面的支架預壓報告。

7? 型鋼焊接托架全懸挑結構優(yōu)勢

①外側懸挑長度大，實現懸挑8.3m，即完全懸挑;

②支撐直接設置在承臺上，不必地基處理，且承載力有保障;

③對于具有通行要求的環(huán)境，相對滿堂支架而言，不必專門設計門洞方案;

④不占用承臺以外的任何場地，對于地質復雜，征拆困難區(qū)域，施工優(yōu)勢尤為顯著;

⑤施工材料使用完畢，仍可作為他用，特別是在存在深基坑、連續(xù)梁施工中，重復利用率極高，符合綠色發(fā)展理念，利于節(jié)約成本。

8? 結論

目前韓江西特大橋14#-16#大挑臂蓋梁已施工完畢，經實踐證明“型鋼焊接托架全懸挑”施工技術，在復雜環(huán)境環(huán)境施工中，有著獨一無二的優(yōu)勢。“型鋼焊接托架全懸挑”在施工技術，不僅有利于項目節(jié)約成本，而且還對可持續(xù)發(fā)展的理念進行了完美詮釋。

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