周斌

摘要 綴板格構(gòu)式立柱支架法及貝雷疊合梁支架法、滿堂腳手架法、鋼抱箍法、穿心鋼棒法是蓋梁施工過程中的幾種常用的支架形式，文章對(duì)以上支架形式及它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，并以四川省廣安市武勝縣下禮安渡口改公路橋工程項(xiàng)目蓋梁施工作為背景，對(duì)穿心鋼棒法的施工方法、建模和受力進(jìn)行詳細(xì)分析，論證了穿心鋼棒法適用于高墩、變截面蓋梁（柱間系梁）施工。

關(guān)鍵詞 穿心鋼棒法；蓋梁（柱間系梁）；施工方案

中圖分類號(hào) TV672.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）03-0051-03

0 引言

在橋梁施工中，針對(duì)不同類型的蓋梁及施工高度，需要采用不同的蓋梁支架形式，這樣既能降低施工成本，又能加快施工進(jìn)度，還能保證施工安全。該文介紹了幾種蓋梁支架的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際案例對(duì)穿心鋼棒法在變截面高墩蓋梁施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 工程概況

武勝縣下禮安渡口改公路橋工程位于武勝縣禮安鎮(zhèn)下禮安渡口，項(xiàng)目起點(diǎn)位于禮安鎮(zhèn)東西關(guān)水電站南側(cè)，與現(xiàn)狀沿江路（X021，樁號(hào)K24+162）順接，終點(diǎn)與嘉陵江以東的越江村現(xiàn)狀路相接，線路全長(zhǎng)0.648 km。其中主橋采用（76+142+76）m連續(xù)剛構(gòu)，橋面寬度為12 m，引橋采用5×30 m簡(jiǎn)支T梁。

2 蓋梁、柱間系梁概況

該項(xiàng)目3#～8#墩涉及的柱間系梁、蓋梁施工，3#墩柱間系梁尺寸為（4.5×1.3×1.6）m、4#—5#柱間系梁尺寸為（6.5×1.1×1.4）m、3#墩蓋梁尺寸為（12×3.4×2.2）m、4#～7#墩蓋梁尺寸為（12×2×1.7）m、8#墩蓋梁尺寸為（12×2×1.7）m。

3 蓋梁施工方案比選

3.1 綴板格構(gòu)式立柱及貝雷疊合梁支架法

通過鋼管立柱底部，采用法蘭盤與承臺(tái)預(yù)埋螺栓連接[1]。鋼管安裝前，先用全站儀對(duì)平面控制點(diǎn)位置進(jìn)行精確放樣。鋼管分段吊裝，空中豎向連接。鋼管兩端焊接法蘭盤。鋼管立柱通過法蘭盤栓接。主承重梁使用國(guó)產(chǎn)321貝雷片，利用疊合梁原理，雙層雙排布置，考慮端部懸臂端荷載較小，下層每端可減少一張貝雷片。貝雷梁中心線必須與鋼管柱和鋼砂筒的中心線在同一豎直面上，以避免鋼管柱偏心受力。貝雷梁施工時(shí)先在地面拼裝，檢查合格后再采用25 t汽車式起重機(jī)整體吊裝就位，兩側(cè)貝雷片要使用定型剛性吊架作為橫向連接。主縱梁上鋪設(shè)橫向分配梁，在橫向分配梁上鋪設(shè)蓋梁底模。優(yōu)點(diǎn)是承載力高、穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是施工難度大、成本高。

3.2 滿堂腳手架法

滿堂腳手架法是對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整碾壓后，在保證地基承載力設(shè)計(jì)要求基礎(chǔ)上，其后澆筑混凝土墊層，墊層上設(shè)置通長(zhǎng)枕木，在枕木上安裝底托，其上搭設(shè)鋼管腳手架。優(yōu)點(diǎn)是滿堂腳手架線性調(diào)整非常靈活，在變截面、低高度蓋梁施工過程中優(yōu)勢(shì)非常明顯。缺點(diǎn)是滿堂腳手架法材料用量大，對(duì)地基要求高，不適宜高墩蓋梁施工。

3.3 鋼抱箍法

“雙”抱箍設(shè)計(jì)，即一個(gè)小抱箍和一個(gè)大抱箍。小抱箍的設(shè)計(jì)理念為輕巧、方便，主要為大抱箍提供支撐平臺(tái)，便于標(biāo)高調(diào)整，為蓋梁標(biāo)高控制提供有力保障。大抱箍設(shè)計(jì)是蓋梁后期施工支撐點(diǎn)。

墩柱上定位抱箍時(shí)，先根據(jù)蓋梁底的設(shè)計(jì)標(biāo)高減去支撐體系到抱箍頂面的施工高度，即為大抱箍的頂面標(biāo)高，用全站儀放出抱箍頂面標(biāo)高并做好標(biāo)注。鋼抱箍?jī)?nèi)壁設(shè)置一層土工布，以增加抱箍與墩柱間的摩擦力，同時(shí)保護(hù)成品墩柱不受損壞。

主梁采用雙拼貝雷片加工，貝雷片之間用專用貝雷螺栓進(jìn)行栓接，連接后用貝雷銷進(jìn)行固定，主梁加工好后，吊裝到預(yù)先安裝好的抱箍上。貝雷片安裝好后，再進(jìn)行分配梁安裝，分配梁為I20a工字鋼，單根長(zhǎng)度4 m，間距500 mm。

優(yōu)點(diǎn)是受力明確，施工速度快、成本低。缺點(diǎn)是需對(duì)抱箍進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

4 穿心鋼棒法

該項(xiàng)目蓋梁（柱間系梁）采用穿心鋼棒法進(jìn)行施工。鋼棒采用Ф120 mmQ235圓鋼，然后將雙拼I20a工字鋼橫梁安裝到圓鋼扁擔(dān)上，并用對(duì)拉螺栓固定工字鋼，位于穿心棒附近的每根I20a工字鋼均需設(shè)置12 mm厚度的4道加勁肋板，對(duì)拉螺栓采用Ф22精軋螺紋鋼，間距1 m。雙拼I20a放置千斤頂上，每個(gè)支點(diǎn)設(shè)置2個(gè)千斤頂作為支撐，千斤頂與工字鋼之間采用鋼筋進(jìn)行連接固定。千斤頂上放置600H型鋼（3#蓋梁使用雙拼600H型鋼），600H型鋼上面順橋向按照間距40 cm布置I20a工字鋼。I20a工字鋼上鋪設(shè)托架根底模。作業(yè)平臺(tái)底板利用I20a分配梁加長(zhǎng)段，其上鋪設(shè)木板，護(hù)欄立桿采用48×3.5 mm鋼管，欄桿之間采用扣件連接，護(hù)欄立桿焊接在I20工字鋼上，立桿高度不小于1.5 m，間距1 m，水平桿間距0.5 m，底部腳踢板高度20 cm，用安全綠掛設(shè)防護(hù)。

蓋梁（柱間系梁）穿心鋼棒法支撐體系如圖1所示。

5 建模及受力分析

5.1 蓋梁方案說明

（1）蓋梁方案基本情況：蓋梁長(zhǎng)度12 m、寬3.4 m、高1.7 m，混凝土方量為84.9 m?，墩柱邊長(zhǎng)2 m。

（2）模板、支撐結(jié)構(gòu)：①側(cè)模、端模、底模均為鋼模，面模厚度為5 mm，背肋采用8 mm槽鋼。②蓋梁底模下采用工20a作為橫梁，間距0.4 cm。橫梁放置在600H型鋼上，H型鋼為受力主梁。③600H型鋼下部放置千斤頂，千斤頂上放置雙拼20a型工字鋼，工字鋼下部設(shè)置直徑10 cm穿心鋼棒（3#蓋梁采用12 cm穿心鋼棒）。

5.2 荷載計(jì)算

模板支架自重：

蓋梁底面積：A=（12?3.2）×3.4=29.92 m2。

（1）蓋梁組合鋼模板及連接件重量為13 t；組合鋼模板自重G=150 kN。

（2）I20a工字鋼。按照40 cm間距布置，要31根工字鋼，每根長(zhǎng)6 m。

I20a工字鋼自重G工20上=31×4.5×27.929×9.8/1 000=38.18 kN。

（3）600H型鋼。每個(gè)蓋梁設(shè)置2道，單根長(zhǎng)12 m。

工字鋼自重G600H=2×12×106×9.8/1 000=24.93 kN。

（4）I20a工字鋼，需要6根工字鋼，每根長(zhǎng)為12 m。

I20a工字鋼自重G工20下=6×12×27.929×9.8/1 000=19.71 kN。

（5）新澆筑混凝土、鋼筋的重力：

G蓋梁=84.9×26=2 207.4 kN。

（6）施工人員及施工設(shè)備、施工材料等荷載。根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》表8-1，施工人員、施工料具運(yùn)輸、堆放荷載取2.5 kN/m2，沖擊荷載取6 kN/m2（含振搗混凝土產(chǎn)生的荷載）。

5.3 荷載組合

根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》表8-5，1、2類荷載分項(xiàng)系數(shù)為r=1.2；3、4類荷載分項(xiàng)系數(shù)為r=1.4。

5.3.1 縱向槽鋼力學(xué)計(jì)算荷載組合

計(jì)算槽鋼時(shí)，可簡(jiǎn)化為單跨簡(jiǎn)支梁的計(jì)算模型，槽鋼承受上部傳遞的均布荷載，槽鋼間距為0.2 m，計(jì)算跨度為0.4 m。

（1）計(jì)算強(qiáng)度時(shí)承受的線荷載：線荷載q=P×0.2=[（4.26+73.8）×1.2+（2.5+6）×1.4]×0.2=21.11 kN/m。

（2）計(jì)算剛度時(shí)承受的線荷載：q=P×0.2=（6.76+57.23）×1.2×0.2=18.73 kN/m。

5.3.2 橫向工鋼力學(xué)計(jì)算荷載組合

計(jì)算橫向工鋼受力時(shí)，可簡(jiǎn)化為單跨簡(jiǎn)支梁的計(jì)算模型，I20a工字鋼承受上部傳遞的均布荷載，工字鋼長(zhǎng)為6 m，間距為0.4 m，兩支點(diǎn)跨度2.2 m。

（1）計(jì)算強(qiáng)度時(shí)承受的線荷載：線荷載q=P/（31×2.2）=（2 207.4+127.4）×1.2/（31×2.2）+（2.5+6）×0.4×1.4=45.84 kN/m。

（2）計(jì)算剛度時(shí)承受的線荷載：線荷載q=P/（31×2）=（2 207.4+127.4）×1.2/（31×2.2）=41.08 kN/m。

5.3.3 縱向H型鋼力學(xué)計(jì)算荷載組合

計(jì)算縱向H型鋼受力時(shí)，可簡(jiǎn)化為兩端懸臂的單跨簡(jiǎn)支梁的計(jì)算模型，2根600H型鋼承受上部傳遞的均布荷載，工字鋼長(zhǎng)為12 m，間距為2.2 m，兩支點(diǎn)跨度6.5 m。

（1）計(jì)算強(qiáng)度時(shí)承受的線荷載：線荷載q=P/（2×12）=（2 207.4+127.4+50.91）×1.2/（2×12）+（2.5+6）×1.4×

1.1=132.38 kN/m。

（2）計(jì)算剛度時(shí)承受的線荷載：q=P/（2×12）=（2 207.4+127.4+50.91）×1.2/（2×12）=119.3 kN/m。

5.3.4 I20a工字鋼力學(xué)計(jì)算荷載組合

I20a工字鋼受力：Q=[（2 207.4+127.4+50.91+24.23）×1.2+（2.5+6）×1.4×29.92]/4=812.0 kN/m。

5.3.5 穿心鋼棒力學(xué)計(jì)算荷載組合

直徑10 cm穿心鋼棒受力：Q=[（2 207.4+127.4+50.91+24.23+15.6）×1.2+（2.5+6）×1.4×29.92]/4=816.67 kN/m。

5.4 力學(xué)驗(yàn)算

5.4.1 縱向槽鋼驗(yàn)算

強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算：

最大容許正應(yīng)力：

滿足強(qiáng)度要求。

最大撓度：

滿足剛度要求。

5.4.2 橫向工鋼驗(yàn)算強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算

最大容許正應(yīng)力：

滿足強(qiáng)度要求。

最大撓度：

滿足剛度要求。

5.4.3 縱向H型鋼驗(yàn)算強(qiáng)度、剛度驗(yàn)算

最大容許正應(yīng)力：

滿足強(qiáng)度要求。

最大撓度：

滿足剛度要求。

5.4.4 I20a工字鋼驗(yàn)算

滿足要求。

5.4.5 穿心鋼棒驗(yàn)算

滿足要求。

6 蓋梁支架預(yù)壓

為了確保支架施工安全，消除支架的非彈性變形，獲取彈性變形參數(shù)，得出壓重與支架本身的變形關(guān)系，保證施工質(zhì)量和安全，從而對(duì)支架進(jìn)行加載試驗(yàn)。

6.1 項(xiàng)目蓋梁預(yù)壓荷載流程

準(zhǔn)備工作—預(yù)壓荷載計(jì)算—預(yù)壓檢測(cè)及輔助設(shè)備配置—分級(jí)加載（觀察工字鋼撓度變化量）—預(yù)壓荷載數(shù)據(jù)分析。

6.2 布荷原則

（1）該次預(yù)壓采用施工重量的1.2倍，以消除支架的非彈性變形。

（2）加載時(shí)從跨中向兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行，預(yù)制塊必須按照蓋梁底模尺寸堆放，并保證受力均等，一層堆放完成，保證穩(wěn)定情況下再堆放下一層。

6.3 施工準(zhǔn)備

預(yù)壓荷載前采用自卸車將混凝土預(yù)制塊裝運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，吊車、測(cè)量隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)待命。

6.4 預(yù)壓荷載計(jì)算

預(yù)壓最大荷載為1.2倍蓋梁自重。

6.5 預(yù)壓加載

預(yù)壓加載過程分4級(jí)進(jìn)行，依次施加的荷載為施工荷載的60%、80%、100%、120%，加載時(shí)從跨中向兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行。

6.6 預(yù)壓觀測(cè)

（1）在主梁上面布設(shè)4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，位置分別在兩墩柱之間1/2主梁上。

（2）每級(jí)加載完成后，連續(xù)72 h沉降量平均值小于5 mm時(shí)再進(jìn)行下一級(jí)加載或在24 h內(nèi)不間斷觀測(cè)，沉降量不超過1 mm時(shí)，方可進(jìn)行一次性卸載。

6.7 卸載

人工配合吊車吊運(yùn)混凝土預(yù)制塊均勻卸載，卸載時(shí)兩側(cè)要求對(duì)稱、均衡、同步卸載，卸載完成后記錄好觀測(cè)值。

6.8 數(shù)據(jù)整理

在各預(yù)測(cè)時(shí)段對(duì)所觀測(cè)的各點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理分析，確定蓋梁的預(yù)拱度。

7 結(jié)束語(yǔ)

該文結(jié)合四川省武勝縣下禮安渡口改公路橋工程蓋梁（柱間系梁）實(shí)際情況，編制詳細(xì)施工方案，通過受力分析，驗(yàn)證穿心鋼棒法在蓋梁（柱間系梁）施工中技術(shù)應(yīng)用的可行性。該方案有著受力體系明確、施工速度快、施工成本低、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，特別是在高墩、方墩蓋梁（柱間系梁）施工中優(yōu)勢(shì)特別明顯。

參考文獻(xiàn)

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