杜雪萍

（福州新區(qū)交通建設(shè)有限責(zé)任公司，福建 福州 350000）

1 工程概況

某市一級公路地處東南沿海城市的濱海地區(qū)，其主線主路左幅1 號橋起訖樁號ZK9+873.197～ZK10+600.197/ZK10+841.197～ZK11+051.197，橋梁全長937m，橋跨布置為(43+49+40）（鋼箱梁）+3×35+4×35+2×（4×35）（預(yù)制箱梁）+2×35+2×（3×35）（預(yù)制箱梁），其中第十八聯(lián)（3×35）、第十九聯(lián)（4×35）、第二十二聯(lián)（2×35）為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告及現(xiàn)場踏勘表明，該橋梁施工場地為剝蝕殘丘準(zhǔn)平原地段，場地現(xiàn)狀主要為房屋、菜地、池塘等，地形相對平坦，剝蝕殘丘地貌區(qū)域起伏較大，地面高程在3.14～19.2m，且場地存在淤泥、淤泥質(zhì)土等軟弱土層以及液化土層，地基承載力低。如何避免軟土地基對現(xiàn)澆橋梁支架施工的影響，是該項(xiàng)目施工的重點(diǎn)。

2 箱梁現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

濱海地區(qū)軟土最大的特性是在荷載的長期作用下，土體很容易發(fā)生蠕變甚至?xí)患羟衅茐?，假設(shè)現(xiàn)澆梁支架采用一般的滿堂支架的結(jié)構(gòu)形式，需要大面積進(jìn)行地基換填處理，成本較高，且在基礎(chǔ)不斷發(fā)生向下位移的情況下，梁體很容易產(chǎn)生微裂縫，滿足不了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的質(zhì)量要求。鑒于此種情況，該項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁支架采用CFG 群樁+混凝土條形基礎(chǔ)的基礎(chǔ)處理形式，基礎(chǔ)以上采用鋼管貝雷梁組合結(jié)構(gòu)。

該項(xiàng)目現(xiàn)澆箱梁橋?qū)?3.25m，跨徑35m，現(xiàn)澆箱梁的面板采用15mm 厚的竹膠板，內(nèi)模、頂板及側(cè)模采用50×100mm、100×100mm 方木（間距30cm）。底板采用50mm×50mm×2.5mm 方鋼（一般區(qū)域按照30cm 布置，腹板下按照25cm 布置）+橫向分配梁采用Ⅰ10 工字鋼@60cm(@表述間距)、底板采用80mm×80mm×2.5mm 方鋼（一般區(qū)域按照30cm 布置，腹板下按照25cm 布置）+頂托形式@45cm。底部主要支撐結(jié)構(gòu)采用鋼管貝雷梁組合支架，每跨兩端各設(shè)置一個(gè)單排臨時(shí)支墩，中間設(shè)置2 個(gè)雙排臨時(shí)支墩。

2.1 縱向支撐梁設(shè)計(jì)

縱向支撐梁采用貝雷梁結(jié)構(gòu)，兩片或三片為一組，片與片間采用45 或90 標(biāo)準(zhǔn)支撐架連接，每3m 連接一次；組與組之間采用[10 槽鋼剪刀撐連接，每3m連接一次。布置形式為：腹板底部按照45cm 間距共布置3 片，其他底板位置按照90cm 間距布置，局部位置間距可以適當(dāng)調(diào)整，但組與組間距不大于90cm，翼緣板底部布置1 組間距90cm 貝雷梁，與底板貝雷梁的凈間距不大于1.2m。布置形式如圖1 所示。

圖1 布置形式

2.2 鋼管支墩設(shè)計(jì)

臨時(shí)支墩采用單排支墩和雙排支墩兩種形式，單排支墩設(shè)置在每跨的端部，雙排中支墩設(shè)置在跨中位置，其中35m 跨徑的現(xiàn)澆梁除邊墩外，設(shè)置兩個(gè)雙排中支墩。單排支墩和雙排支墩φ529×10mm/φ 426×10mm（其中φ529×10mm 鋼管主要適用于高度10m 以上支架，10m 以下的支架采用φ529×10mm/φ 426×10mm 兩種鋼管）鋼管立柱+[10 槽鋼剪刀撐組成，每排立柱間距2.5m，雙排時(shí)排與排間距3.0m，墩頂橫梁采用雙拼Ⅰ40a 工字鋼組成[1]。

支墩的底部1.0m 處采用[10 槽鋼設(shè)置臨時(shí)水平支撐，頂部砂桶以下0.5m 開始設(shè)置剪刀撐，剪刀撐寬度為2.5m，高度為2.0m，采用[10 槽鋼，剪刀撐凈間距每5.0m 設(shè)置一道。

2.3 支架基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，支架基礎(chǔ)采用CFG 樁+鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，中支墩條形基礎(chǔ)寬4.2m，橫向根據(jù)支架寬度+1.2m 布置，厚0.5m，布置上下兩層φ16 鋼筋網(wǎng)片，尺寸為20cm×20cm。底部CFG 樁共布置3排，中間排按照2.5m 間距布置，CFG 樁的樁長24m。邊墩條形基礎(chǔ)縱橋向?qū)挾葹?.5m，橫向根據(jù)支架寬度為+1.2m 布置，其他同中支墩形式。

2.4 結(jié)構(gòu)檢算

貝雷梁采用Q345 型鋼，材料允許最大應(yīng)力[σ]=273MPa，其他鋼材采用Q235 型鋼，厚度小于等于16mm 時(shí)抗拉、抗壓和抗彎容許應(yīng)力fd=190MPa?，F(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)受力計(jì)算主要考慮因素如下：模板荷載、新澆鋼筋混凝土等自重荷載、施工人員、機(jī)具及堆放的荷載、混凝土傾倒時(shí)沖擊荷載、振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的振搗荷載[2]，具體見表1。

表1 現(xiàn)澆梁荷載計(jì)算表

采用有限元軟件Midas Civil 對結(jié)構(gòu)整體建模進(jìn)行數(shù)值分析計(jì)算，模型的邊界條件主要考慮貝雷梁縱向之間的連接、弦桿與加強(qiáng)弦桿的連接、上下層貝雷梁之間的連接、連接架與貝雷梁連接、分配梁與弦桿的連接、剪刀撐與上弦桿的連接、支撐點(diǎn)外部約束條件等幾種，見表2。

表2 Midas Civil 模型邊界條件設(shè)置

這里主要介紹貝雷梁單元受力情況，其組合應(yīng)力σ=245.12MPa ＜273MPa，滿足要求。最大撓度fmax=23.3mm ≤=37mm，滿足要求。

CFG 樁入土深度的計(jì)算：

樁基礎(chǔ)的受力根據(jù)地質(zhì)情況，參照下述公式進(jìn)行計(jì)算。單樁設(shè)計(jì)承載力為：

式（1）中：u——樁身周長，m；

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

qpkk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；

K——安全系數(shù)，取1.5。

3 鋼管支架安裝

3.1 鋼管立柱連接系安裝

現(xiàn)澆支架鋼管立柱采用[10 進(jìn)行剪刀撐連接，現(xiàn)場利用25t 汽車吊配合吊裝管樁連接系焊接，接頭位置除滿焊外，周圍設(shè)置25×10×1cm 貼板，每個(gè)接頭設(shè)置四塊。

3.2 砂箱、分配梁

鋼管樁頂安裝砂箱與鋼管頂部采用點(diǎn)焊連接，砂箱內(nèi)填裝干砂以便于調(diào)節(jié)分配梁標(biāo)高，砂高度15cm，砂箱上口高度35cm，下口30cm，組合高度50cm。砂箱安裝前需預(yù)壓消除非彈性變形和檢驗(yàn)砂箱承壓能力。砂箱內(nèi)的砂要干凈、干燥，粒徑不小于0.5mm。

現(xiàn)澆支架樁頂分配梁為2I40 的形式，分配梁中心線、鋼管樁中心、砂箱中心需在同一平面內(nèi)，確保鋼管支架不產(chǎn)生偏心問題；分配梁精確定位后，在砂箱上焊接限位角鋼，防止分配梁平移。

3.3 翼緣板支架

梁段澆筑時(shí)翼緣板底設(shè)置φ48×3.0mm 扣件式鋼管，鋼管縱距間距60cm，橫距0.9m，步距1.2m，掃地桿和斜撐等按照相應(yīng)規(guī)范或規(guī)程設(shè)置。內(nèi)模鋼管架縱距和橫距均為0.9m，步距1.2m，掃地桿距離鋼筋不高于20cm，內(nèi)模支架橫桿對應(yīng)內(nèi)模設(shè)置水平背楞，支架橫桿（左右）通過頂托與背楞頂緊，使支架左右固定。

首先，扣件式鋼管支架嚴(yán)格按照《建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ/T231—2021)搭設(shè)。鋼管座應(yīng)墊平、墊實(shí)以防止鋼管底部脫空。鋼管腳手頂設(shè)可調(diào)螺桿，以調(diào)整底模標(biāo)高，可調(diào)螺桿上設(shè)頂托，頂托上再鋪橫向主龍骨，縱向次龍骨，次龍骨上鋪設(shè)底模、側(cè)模。

其次，橫桿步距為1.2m；縱向剪刀撐兩翼板側(cè)各一道，橫向每隔4.5m 一道；斜桿應(yīng)每步與立桿扣接，扣接點(diǎn)距碗扣節(jié)點(diǎn)的間距應(yīng)不大于150mm；當(dāng)出現(xiàn)不能與立桿扣接時(shí)，應(yīng)與橫桿扣接。

最后，支架搭設(shè)要求：步距不宜大于1.5m，施工現(xiàn)場控制在1.2m，支架內(nèi)側(cè)設(shè)置上下兩道縱向連接桿，外側(cè)用一般扣件式鋼管設(shè)置連續(xù)剪刀撐，起到穩(wěn)定架體的作用。

3.4 貝雷架安裝

現(xiàn)澆梁支架的縱向主支撐梁采用“321”型貝雷梁，貝雷梁的間距為45cm 和90cm 兩種，連接用標(biāo)準(zhǔn)的45/90 連接架進(jìn)行連接。主梁的具體組成部分為：貝雷梁、連接螺栓及支撐架銷釘?shù)葮?gòu)件。

3.4.1 桁架單元和桁架銷子

（1）桁架單元

由上、下弦桿、豎桿和斜撐焊接而成。上、下弦桿的一端為陰頭，另一端為陽頭，在陰、陽頭上都有銷子孔。兩節(jié)桁架拼接時(shí)，將一節(jié)的陽頭，插入另一節(jié)的陰頭內(nèi)，對準(zhǔn)銷子孔，插上銷子。

（2）桁架銷子

用于連接桁架。桁架銷子材料為30CrMnTi，直徑為49.5mm，安裝時(shí)為防止銷子脫落應(yīng)將保險(xiǎn)卡插入銷子一端的小圓孔。銷子頂端有一凹槽，安裝時(shí)使凹槽與上、下弦桿平行，以使保險(xiǎn)卡得以順利插入銷子孔內(nèi)。

3.4.2 加強(qiáng)弦桿

設(shè)置加強(qiáng)弦桿的目的在于提高桁架的抗彎能力，充分發(fā)揮桁架腹桿的抗剪作用。

3.4.3 桁架螺栓和弦桿螺栓

桁架螺栓起到連接上、下層桁架的作用。使用時(shí)將螺栓自下而上插入桁架弦桿螺栓孔內(nèi)，讓螺栓的彎曲墊板卡在弦桿內(nèi)，擰緊螺帽。弦桿螺栓，形狀與桁架螺栓相同，僅長度短7cm，用于連接桁架與加強(qiáng)弦桿。

4 支架預(yù)壓

4.1 預(yù)壓目的

為確保連續(xù)梁現(xiàn)澆支架施工的安全可靠、消除非彈性變形，施工前需對現(xiàn)澆支架體系進(jìn)行預(yù)壓。

4.2 砂箱預(yù)壓

砂箱安裝前需提前對砂箱內(nèi)黃砂進(jìn)行預(yù)壓，防止支架預(yù)壓時(shí)下沉過大，再進(jìn)行調(diào)整較為困難。

4.3 分配梁安裝

橫向分配梁安裝前，在場地上于工字鋼頂部和底部焊接綴板15×5×1@150～200，在立柱對應(yīng)位置，工字鋼肋焊接加勁板，加勁板厚1cm，間距15cm。

4.4 預(yù)壓材料

支架預(yù)壓加載材料選用噸袋。根據(jù)支架受力情況進(jìn)行預(yù)壓荷載布置。預(yù)壓量以施工所有荷載的1.2倍進(jìn)行預(yù)壓。

4.5 預(yù)壓施工工藝流程

預(yù)壓準(zhǔn)備—支架安裝—檢查驗(yàn)收—觀測點(diǎn)布設(shè)—分級加載—觀測記錄—靜置穩(wěn)定—分級卸載—觀測記錄—數(shù)據(jù)整理分析—預(yù)壓試驗(yàn)結(jié)果—支架及梁段底模標(biāo)高調(diào)整。

4.6 預(yù)壓觀測點(diǎn)布設(shè)及加載、卸載

4.6.1 觀測點(diǎn)布設(shè)

為了解支架沉降情況，在每跨向1/4 跨、1/2 跨、3/4 跨及前后兩支點(diǎn)處設(shè)置支架沉降觀測截面，每個(gè)觀測截面沿橫橋向?qū)ΨQ設(shè)置3 個(gè)觀測點(diǎn)，從而形成一個(gè)沉降觀測網(wǎng)。

4.6.2 加載預(yù)壓

預(yù)壓分級加載按30%—60%—100%—120%荷載進(jìn)行。加載對稱進(jìn)行，原則上按照先中間后兩邊的順序，滿足各部位荷載比例分布的要求。

在預(yù)壓前對底模的標(biāo)高觀測一次，在加載過程中每加載一級觀測1 次，加載完成后每天2 次，觀測至沉降速度已降到2mm/d 為止，視為沉降穩(wěn)定并以最后一天的觀測結(jié)果作為加載穩(wěn)定后的高程值。

4.6.3 卸載

預(yù)壓的卸載按120%—100%—60%—30%—0 荷載進(jìn)行。卸載時(shí)，要測量記錄支架的彈性恢復(fù)情況。

4.6.4 數(shù)據(jù)整理及分析

施工中應(yīng)根據(jù)預(yù)壓觀測成果及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行支架預(yù)拱度的設(shè)置，以確保成梁體線形滿足設(shè)計(jì)要求。

4.6.5 預(yù)壓報(bào)告整理

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，對原始數(shù)據(jù)加以分析、匯總，并與理論計(jì)算值加以對比。依據(jù)對比結(jié)果得出試驗(yàn)結(jié)論，最后整理成現(xiàn)場預(yù)壓報(bào)告，指導(dǎo)梁體底模施工標(biāo)高的設(shè)置。

5 結(jié)語

本文主要利用CFG 單樁承載力較大，荷載長期作用下位移量變形小的特性，設(shè)置支架基礎(chǔ)，解決了濱海軟土地區(qū)現(xiàn)澆梁支架變形易造成梁底裂紋不滿足質(zhì)量要求的難題。同時(shí)貝雷梁具有較強(qiáng)的抗彎、抗剪能力，大部分構(gòu)件都為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，力學(xué)性能穩(wěn)定，組裝方便、快捷，既安全可靠又減少施工成本、降低施工難度、提高施工效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、高效的目的。