許 超,陸 婷

（東棟宏業(yè)建設(shè)集團(tuán)有限公司,浙江 嘉興 314400）

0 引言

公路橋梁的大規(guī)模應(yīng)用引起了人們對(duì)其施工質(zhì)量的重點(diǎn)關(guān)注。大部分跨河、跨路、互通立交等橋梁工程難以通過(guò)預(yù)制結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效構(gòu)建?，F(xiàn)澆箱梁施工具備靈活性高、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，在復(fù)雜環(huán)境中應(yīng)用較廣。現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)及施工控制是橋梁建設(shè)中的重要組成部分，支架方案通常由施工單位設(shè)計(jì)及實(shí)施。支架設(shè)計(jì)方案需要充分結(jié)合施工質(zhì)量、進(jìn)度要求及實(shí)際環(huán)境特點(diǎn)來(lái)開(kāi)展，支架方案的合理性決定了橋梁工程建設(shè)穩(wěn)定安全及后續(xù)運(yùn)營(yíng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

該項(xiàng)目位于浙江省海寧市，起點(diǎn)樁號(hào)為K1+724.5，跨航橋梁中心樁號(hào)為K2+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K2+500，路線全長(zhǎng)775.5 m。其中，新建黃家門(mén)橋長(zhǎng)600 m/1座，跨徑分布為7×25 m+（55 m+90 m+55 m）+9×25 m，上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)箱梁和T梁，下部結(jié)構(gòu)為實(shí)體墩、柱式墩、樁基礎(chǔ)，橋涵設(shè)計(jì)汽車(chē)荷載等級(jí)為公路Ⅰ級(jí)。下部構(gòu)造采用柱式墩結(jié)構(gòu)形式，基礎(chǔ)為承臺(tái)群樁基礎(chǔ)，主墩下部共設(shè)3根立柱，立柱斷面尺寸為3 m×3 m，三柱共用實(shí)體承臺(tái)，臺(tái)厚3.5 m，共設(shè)16根D150 cm鉆孔灌注樁；主橋上部結(jié)構(gòu)采用三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，孔跨布置為（55+90+55）m，主橋全長(zhǎng)200 m，橫斷面采用整幅橋布設(shè)方式，橋面總寬與路幅寬度一致為26 m。箱梁斷面采用單箱雙室布置，挑臂長(zhǎng)度4.5 m，箱室總寬17 m。箱梁根部高度5.5 m，高跨比1/16.36，跨中高度2.7 m，高跨比1/33.33，跨中至根部梁高按1.8次拋物線進(jìn)行漸變；箱室頂板厚度30 cm；底板厚度按1.8次拋物線由跨中30 cm漸變至根部80 cm；腹板厚度按50 cm—70 cm—90 cm由跨中至根部分三次變化。主橋箱梁采用C50混凝土，連續(xù)箱梁采用懸臂澆筑法對(duì)稱(chēng)施工，0#塊節(jié)段長(zhǎng)度12 m，在盤(pán)扣支架上澆筑施工，其余分為10對(duì)梁段，采用掛籃對(duì)稱(chēng)平衡施工[1]。

2 0#塊支架設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

該項(xiàng)目0#塊施工用支架主要為滿(mǎn)堂式盤(pán)扣鋼管支架，0#塊箱梁底板高度為5.2 m，支架體系立桿主要為以下幾種類(lèi)型：60×3.2×2 000 mm、60×3.2×1 000 mm、60×3.2×1 500 mm。支架立桿按照以下方式進(jìn)行布置：橫橋向腹板采取60 cm等間距進(jìn)行布置，底板則分別依照60 cm、120 cm開(kāi)展間隔布置；順橋向腹板以60 cm等間距進(jìn)行布置，底板則分別依照60 cm、120 cm間隔布置。支架體系水平桿步距設(shè)定為150 cm。支架布置示意圖如圖1～2所示。支架體系采取套管承插連接立桿，斜桿、水平桿采用接頭和桿端進(jìn)行連接盤(pán)銜接處理，通過(guò)楔形插銷(xiāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)連接，最終形成整體幾何不變體系；該鋼管支架主要包括水平桿、立桿、斜桿、可調(diào)托座、可調(diào)底座等，具備以下應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：強(qiáng)度剛度穩(wěn)定性較高、抗扭轉(zhuǎn)能力強(qiáng)、施工安全系數(shù)大，且能夠?qū)崿F(xiàn)工具化、模塊化施工，施工效率較高。相對(duì)于傳統(tǒng)支架，盤(pán)扣架能夠顯著節(jié)約鋼材用量，優(yōu)化承載力，縮減各項(xiàng)成本支出，施工支架沒(méi)有較多的零散化配件，結(jié)構(gòu)運(yùn)輸方便；支架構(gòu)建多差球鍍鋅防腐技術(shù)，具備較長(zhǎng)的使用壽命，復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性高[2]。

圖1 0#塊支架平面布置圖

2.2 支架驗(yàn)算

2.2.1 施工荷載取值

0#號(hào)塊截面分為兩部分，一部分為墩頂截面，長(zhǎng)度為3 m，梁高5.5 m。另一部分為懸臂端截面，截面兩側(cè)長(zhǎng)度各為4.5 m，梁端高度為4.989 m。該橋腹板與底板垂直，忽略腹板應(yīng)力，只對(duì)懸臂端進(jìn)行驗(yàn)算。經(jīng)斷面法計(jì)算，一側(cè)懸臂端的混凝土工程量為186.44 m3。荷載取值如下：混凝土自重荷載N1:混凝土容重25 kN/m3；鋼筋自重荷載1 kN/m3；模板系統(tǒng)荷載1.5 kN/m2；施工人員、施工料具荷載2.5 kN/m2；混凝土振搗時(shí)產(chǎn)生的水平荷載2 kN/m2、垂直荷載2 kN/m2；新澆混凝土對(duì)側(cè)模的壓力水平荷載2 kN/m2、垂直荷載2 kN/m2；支架自重荷載0.2 kN/m。模板結(jié)構(gòu)相關(guān)計(jì)算荷載組合如表1所示，其中，荷載分項(xiàng)系數(shù):自重荷載取1.3，活載取1.5。剛度計(jì)算時(shí)取1.0[2]。

圖2 0#塊支架橫斷面布置圖

表1 模板結(jié)構(gòu)計(jì)算荷載組合

2.2.2 支架驗(yàn)算

模板施工前，先在支架頂托上橫橋向鋪設(shè)I12.6熱軋普通工字鋼，再在熱軋普通工字鋼上縱向布置間距為20～30 cm的規(guī)格為（10×10）cm方木，最后安裝箱梁底模。箱梁底模、內(nèi)模板均采用規(guī)格為122 cm×244 cm×1.5 cm的高強(qiáng)度竹膠板。0#塊側(cè)面模板體系面板采用δ=6 mm鋼板，橫向肋采用8#熱軋普通槽鋼，間距為300 mm。支撐架桁架弦桿、直腹桿和斜腹桿采用10#熱軋普通槽鋼，每個(gè)模板單元寬度組成為4 300 mm+3 600 mm+4 300 mm，每個(gè)單元寬度模板設(shè)置四道桁架支撐。該方案中，盤(pán)扣支架箱梁底板下的高度約5.2 m。

（1）單根軸向力。懸臂端腹板處盤(pán)扣支架縱向間距為60 cm，橫向間距為60 cm，荷載計(jì)算如下：恒載N1=49.5 kN、N2=2 kN、N3=0.54 kN、N7=1.04 kN；活載：N4=0.9 kN、N5=0.72 kN。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2018）：荷載分項(xiàng)系數(shù)恒載取1.3，活載取1.5。則單根支架最大豎向荷載為：N=71.4 kN。懸臂端底板、頂板厚度最大處盤(pán)扣支架縱向間距為60 cm、橫向間距120 cm，則底板下支架荷載計(jì)算如下：恒載N1=42.3 kN、N2=1.7 kN、N3=1.1 kN、N7=1.04 kN；活載：N4=1.8 kN、N5=1.44 kN。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50068—2018），荷載分項(xiàng)系數(shù)恒載取1.3，活載取1.5。則單根支架最大豎向荷載為：N=65 kN。根據(jù)《建筑施工承插型盤(pán)扣件鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》（JTJ231—2010）的規(guī)定，模板立桿的計(jì)算長(zhǎng)度取1.91 m[2]。

（2）立桿穩(wěn)定性。根據(jù)《建筑施工承插型盤(pán)扣件鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程》（JTJ231—2010）的規(guī)定，單根立桿的穩(wěn)定性計(jì)算公式為：

式中，A——立桿橫截面積，571 mm2；φ——軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)；f——鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，300 MPa。

由于底板下支架高度小于8 m，且為敞開(kāi)式支架，無(wú)須考慮風(fēng)荷載。立桿細(xì)長(zhǎng)比的計(jì)算：

式中，h——立桿計(jì)算高度，立桿的高度取值為1.91 m；i——立桿回轉(zhuǎn)半徑，2.01。細(xì)長(zhǎng)比經(jīng)計(jì)算為95，軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)0.512。

由以上可知，單根立桿的最大軸向力為71.4 kN，則：N/φA=270 MPa≤300 MPa，滿(mǎn)足要求。

（3）地基承載力。承臺(tái)施工時(shí)開(kāi)挖的工作面基坑用宕渣進(jìn)行分層夯實(shí)回填，壓實(shí)度為95%，回填范圍為承臺(tái)頂面往下20 cm處，然后在宕渣頂面澆筑20 cm厚度C25混凝土；非承臺(tái)基坑回填范圍的地基先換填80 cm厚宕渣，壓實(shí)度為95%，然后再澆筑20 cm厚度C25混凝土。宕渣分層回填碾壓后測(cè)量地基承載力，要求地基承載力不小于300 kPa，然后采用C25混凝土硬化，硬化厚度為20 cm。支架地基處理完成后，在其四周設(shè)置（60×60）cm排水溝。由《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG3362—2018），C25混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值11.5 MPa，支架底部設(shè)置150 mm×150 mm的底托，單根立桿的最大軸向力為71.4 kN，則支架底托對(duì)混凝土表面的壓力為3.2 MPa＜11.5 MPa，混凝土受壓應(yīng)力擴(kuò)散角度取45°，則混凝土對(duì)地基的壓力286 kPa＜300 kPa。實(shí)際施工中，承臺(tái)外圍的支架位于T構(gòu)的梁端，立桿的最大軸向力還要小于計(jì)算取值71.4 kN，地基承載力滿(mǎn)足要求。

3 0#塊支架施工控制

3.1 支架搭設(shè)

該0#塊盤(pán)扣支架搭設(shè)按照如下流程開(kāi)展：支架底座安裝之前，需要對(duì)箱梁的縱向位置進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，設(shè)置好通線；依照箱梁縱向中心位置，對(duì)豎桿位置在承重梁上進(jìn)行準(zhǔn)確標(biāo)示；在不同標(biāo)點(diǎn)設(shè)置可調(diào)式底座；在首個(gè)水平層高位置搭設(shè)過(guò)程中，立桿、橫桿聯(lián)結(jié)成整體之后，則需要調(diào)平底座；搭設(shè)階段需要確保支架縱橫排位于同一個(gè)平面上，依照設(shè)計(jì)圖紙拼裝至最終位置；因橋梁有一定的縱坡或橫坡，所以各孔的高度不相等，可采用搭配短頂桿的辦法調(diào)整，但必須滿(mǎn)足梁底的作業(yè)空間；安裝支架頂?shù)姆侥?，要控制好方木頂面的線形，調(diào)整后標(biāo)高與方木頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高相符，調(diào)整的方法是旋動(dòng)“可調(diào)頂托”。剪刀撐采用Φ60×3 mm配套盤(pán)扣鋼管，支架全部設(shè)置斜桿（剪刀撐），與水平線夾角45°～60°。掃地桿距地面高度為25 cm，結(jié)合水平剪力撐處理；距頂托20 cm處設(shè)置一道橫桿[4]。

3.2 地基處理

承臺(tái)施工時(shí)開(kāi)挖的工作面基坑用宕渣進(jìn)行分層夯實(shí)回填，壓實(shí)度為95%，回填范圍為承臺(tái)頂面往下80 cm處，然后在宕渣頂面澆筑20 cm厚度C25混凝土；非承臺(tái)基坑回填范圍的地基先換填80 cm厚宕渣，壓實(shí)度為95%，然后再澆筑20 cm厚度C25混凝土；支架地基承載力經(jīng)計(jì)算，要求的地基承載力為300 kPa，處理完成后委托第三方試驗(yàn)室進(jìn)行地基承載力檢測(cè)，在其四周設(shè)置（60×60）cm排水溝[5]。

3.3 支架預(yù)壓

預(yù)壓試驗(yàn)程序：支架搭設(shè)完成→試驗(yàn)準(zhǔn)備（技術(shù)交底、施工組織等）→支架搭設(shè)驗(yàn)收→預(yù)壓前聯(lián)合檢查→觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)→分級(jí)加載→沉降觀測(cè)、分析數(shù)據(jù)→全面檢查→卸載→觀測(cè)數(shù)據(jù)分析、整理→投入前全面聯(lián)合驗(yàn)收→投入使用。加載材料袋裝碎石，配置平板車(chē)3輛，吊機(jī)2臺(tái)，5 m塔尺，DS2水準(zhǔn)儀，經(jīng)計(jì)算，一側(cè)0#塊T構(gòu)預(yù)壓總重為634.6 t。

壓載試驗(yàn)方法如下：根據(jù)鋼管滿(mǎn)堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程規(guī)定，支架預(yù)壓應(yīng)分級(jí)預(yù)壓且不少于3級(jí)，項(xiàng)目部計(jì)劃在鋪設(shè)好底模的支架上加載，按設(shè)計(jì)規(guī)定的超載系數(shù)，加載時(shí)按具體部位荷載進(jìn)行加載，橫斷面主要在0#塊腹板位置增加堆載，底板位置可以適當(dāng)減小堆載，縱斷面上為中橫梁位置增加堆載。項(xiàng)目選用袋裝碎石進(jìn)行加載，按照以下重量進(jìn)行加載：25%、50%、75%和100%的加載總重，且加載之后需要保持3 h的靜止，對(duì)地基、支架沉降變形進(jìn)行測(cè)定記錄。支架預(yù)壓完成之后，則需要及時(shí)進(jìn)行沉降量的監(jiān)測(cè)，滿(mǎn)足技術(shù)允許范圍之后才能夠進(jìn)行堆載卸載處理；支架卸載工作開(kāi)展之前需要進(jìn)行支架整體回彈變形測(cè)定，鋪設(shè)底板過(guò)程中需要在跨中設(shè)計(jì)預(yù)拱度（1～2 cm之間，兩次拋物線變化）[6]。

4 總結(jié)

現(xiàn)澆箱梁工程在城市橋梁建設(shè)中應(yīng)用數(shù)量較多，現(xiàn)澆箱梁支架方案對(duì)后續(xù)橋梁工程施工的結(jié)構(gòu)內(nèi)力、變形要求具有重要意義。箱梁施工中往往存在支架安全系數(shù)偏下、位移變形較大、預(yù)拱度不足、布置不合理等缺陷，繼而引發(fā)橋梁工程安全事故。支架方案設(shè)計(jì)是確?，F(xiàn)澆箱梁工作開(kāi)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該文依托具體橋梁工程項(xiàng)目對(duì)0#塊現(xiàn)澆箱梁支架方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，并且對(duì)支架施工控制關(guān)鍵工序進(jìn)行了分析，能夠?yàn)闃蛄航ㄔO(shè)提供重要的理論參考。