劉小弟，張騰云，馮旭

（中國(guó)水利水電第七工程局有限公司軌道交通分公司，成都 611134)

1 工程概況

新建萊西至榮成鐵路桃林村特大橋位于山東省煙臺(tái)市海陽(yáng)市，橋梁 起止里程為DK45+865.00～DK48+386.86，全長(zhǎng)2526.86 m。其中25#墩～27#墩設(shè)一聯(lián)單箱單室直腹板截面等高十字連續(xù)梁（見(jiàn)圖1），全長(zhǎng)65.30 m，上跨地方道路，與地方道路夾角為24°，橋下凈空約為7 m，地方道路限高5.5 m，路面寬5 m，與線(xiàn)路相交處路堤寬為24.5 m，26#墩緊鄰坡腳。箱梁頂面寬12.6 m，底寬6.7 m，梁部中心處高度為3.065 m。

圖1 十字連續(xù)梁平面示意圖

該項(xiàng)目是城際鐵路為數(shù)不多的特大橋，屬于項(xiàng)目全線(xiàn)施工的控制性重難點(diǎn)工程。該項(xiàng)目不同于一般連續(xù)梁橋，采用滿(mǎn)堂支架方法施工，又是長(zhǎng)聯(lián)多跨連續(xù)梁橋，面臨著橋梁線(xiàn)型控制、超長(zhǎng)束預(yù)應(yīng)力張拉及其壓漿質(zhì)量控制的難題；墩頂十字交叉部分結(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，又面臨著長(zhǎng)聯(lián)多跨十字交叉連續(xù)梁施工難題。因此，對(duì)該項(xiàng)目支架建設(shè)與管理的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究既具有挑戰(zhàn)性，同時(shí)該技術(shù)成果有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值[1]。

2 支架結(jié)構(gòu)與檢算方案

2.1 支架整體結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目整體支架設(shè)計(jì)采用縱向設(shè)計(jì)6 排鋼管支撐柱，縱梁部分每排4 根鋼管柱，橫梁部分每排8 根鋼管柱，鋼管柱中心縱向排間距最大為15 m，橫向每排柱間距最大4.7 m?？拷丈韮蓚?cè)的鋼管柱直接支承在承臺(tái)上，其余部分鋼管柱支架采用樁基礎(chǔ)進(jìn)行支承。每組貝雷梁橫向采用花架連接牢固，使其成為一個(gè)整體[2]。

1）底板處支架布置方式自上而下為：15 mm 厚竹膠板→10 cm×10 cm 橫向方木/I10 工字鋼橫梁→普通型貝雷梁→3I56/2I56 工字鋼橫梁→φ630 mm×10 mm 鋼管→條形基礎(chǔ)。結(jié)構(gòu)具體參數(shù)為10 cm×10 cm 橫向方木，距腹板下15 cm，底板下25 cm 和實(shí)心橫梁下15 cm；I10 工字鋼橫梁間距為90 cm且在局部需要加密。

2）腹板兩側(cè)模板布置方式由內(nèi)而外：15 mm 厚竹膠板→10 cm×10 cm 橫向方木/I10 工字鋼。結(jié)構(gòu)具體參數(shù)為10 cm×10 cm 橫向方木間距20 cm；I10 工字鋼縱向間距為90 cm 且在局部需要加密。

3）翼緣板處支架布置方式自上而下為：15 mm 厚竹膠板→10 cm×10 cm 橫向方木/I10 工字鋼橫梁→φ60 mm×3.2 mm盤(pán)扣架→普通型貝雷梁→3I56/2I56 工字鋼橫梁→φ630 mm×10 mm 鋼管→條形基礎(chǔ)。其中，普通型貝雷梁在腹板下布置間距為45 cm、底板下布置間距為90 cm，在實(shí)心橫梁處間距為45 cm；3I56 工字鋼橫梁在跨中（實(shí)心橫梁）設(shè)置兩處，2I56 工字鋼橫梁設(shè)置在其余位置處，共6 排；φ630 mm×10 mm 鋼管立柱沿順橋向共布置6 排，支撐3I56/2I56 工字鋼橫梁；立柱安裝前應(yīng)對(duì)預(yù)埋鋼板和鋼管樁頂進(jìn)行標(biāo)高復(fù)測(cè)，根據(jù)實(shí)測(cè)標(biāo)高確定實(shí)際下料長(zhǎng)度。

2.2 支架檢算

2.2.1 臨時(shí)支架構(gòu)件檢算

項(xiàng)目需要的臨時(shí)支架構(gòu)架件檢算方法如下。

1）木模板采用15mm 厚竹膠板，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為15 MPa，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.8 MPa。竹膠板彎曲應(yīng)力為6.962 MPa，小于15 MPa，剪應(yīng)力為1.044 MPa，小于1.8 MPa，變形值為0.166 mm，小于150/400=0.375 mm，竹膠板強(qiáng)度和剛度均滿(mǎn)足行業(yè)規(guī)范和項(xiàng)目實(shí)際要求。

2）外側(cè)模板用φ20 mm 拉桿進(jìn)行連接，縱向間距為90 cm，豎向間距為60 cm。對(duì)拉桿主要承受側(cè)向模板所傳遞的荷載，則對(duì)拉桿所受拉力為N=82.6×0.6×0.9=44.6 kN。

3）關(guān)于縱向方木檢算，采用10 cm×10 cm 縱向方木底板下間距為25 cm，腹板、實(shí)心橫梁下間距為15 cm，翼緣板下間距為30 cm，縱向方木承受由底模傳遞的線(xiàn)荷載作用，并支承在I10 工字鋼縱梁上。

2.2.2 工字鋼橫梁檢算

1）10 cm×10 cm 方木縱梁下布置I10 工字鋼橫梁，I10 工字鋼橫梁間距90 cm。I10 工字鋼橫梁支承在貝雷梁上，承擔(dān)由縱向方木傳遞的集中力。按照承受集中荷載的多跨連續(xù)梁計(jì)算，取受力最大的工字鋼，用Midas 建立模型，并計(jì)算關(guān)鍵參數(shù)。

2）貝雷梁檢算：組合應(yīng)力σmax=283.9 MPa＜鋼材抗拉強(qiáng)度f(wàn)=310 MPa；剪切應(yīng)力τmax=138.9 MPa＜鋼材剪切強(qiáng)度f(wàn)v=180 MPa；位移Smax=22.3 mm＜L/400=37.5 mm（L 取最大位移處的跨度15 000 mm）。由上述計(jì)算可知，貝雷梁的強(qiáng)度和剛度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3）工字鋼橫梁檢算分三拼I56 工字鋼橫梁和雙拼I56 工字鋼橫梁。

三拼I56 工字鋼橫梁檢算：組合應(yīng)力σmax=189.7 MPa＜f=215 MPa；剪切應(yīng)力τmax=85.0 MPa＜fv=125 MPa；位移Smax=7.3 mm＜L/400=12.5 mm（L 取最大位移處的跨度5 000 mm）。

雙拼I56 工字鋼橫梁檢算：組合應(yīng)力σmax=160.5 MPa＜f=215 MPa；剪切應(yīng)力τmax=119.5 MPa＜fv=125 MPa；位移Smax=12.3 mm＜L/200=15.3 mm（L 取最大位移處的跨度3 050 mm）。

綜上所述，三拼I56 工字鋼橫梁、雙拼I56 工字鋼橫梁的強(qiáng)度和剛度滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3 支架搭設(shè)方案與施工方法

3.1 搭設(shè)方案

支架搭設(shè)施工順序?yàn)椋旱鼗幚怼A(chǔ)施工→φ630 mm×10 mm 鋼管柱安裝→砂筒安裝→橫向雙拼I56b 型工字鋼安裝→貝雷梁安裝→橫向I10b 工字鋼安裝→盤(pán)扣式滿(mǎn)堂支架安裝→方木安裝→模板安裝[3]。

1）條形基礎(chǔ)基坑開(kāi)挖完成后，必須按要求做地基承載力實(shí)驗(yàn)，根據(jù)支架結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，地基承載力不小于267 kPa。

2）立柱采用φ630 mm×10 mm 鋼管，鋼管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工基礎(chǔ)標(biāo)高和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，提前加工制作一定長(zhǎng)度的鋼管，并且在鋼管底部焊接法蘭盤(pán)，與基礎(chǔ)預(yù)埋的地腳螺栓對(duì)應(yīng)。

3）鋼管柱頂部（連接砂筒）安裝雙拼I56b 工字鋼作為橫梁，頂面用鋼尺劃線(xiàn)定位縱向貝雷梁，貝雷梁先在地面上用橫向支撐架拼裝成一組，然后用吊車(chē)吊裝至橫向工字鋼上，按簡(jiǎn)支連續(xù)梁布置，用螺栓把貝雷梁固接在橫梁上，并在貝雷梁之間用支撐架橫向連接加固。

3.2 支架預(yù)壓施工方法

為保證施工安全、提高現(xiàn)澆梁質(zhì)量，在連續(xù)梁支架搭設(shè)完畢、連續(xù)梁底模鋪好后，對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。一是檢驗(yàn)支架結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性；二是消除支架及地基的非彈性變形；三是得到支架的彈性變形值作為施工預(yù)留拱度的依據(jù)之一，同時(shí)測(cè)出地基沉降，為采用同類(lèi)型的橋梁施工提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)[4]。

由于在支架安裝過(guò)程中，各桿件之間存在一定的間隙，在荷載作用下，除彈性變形外還將產(chǎn)生部分非彈性變形，所以必須對(duì)支架進(jìn)行不小于施工總重量的預(yù)壓，按照施工總荷載的110%等效荷載進(jìn)行充分預(yù)壓，以消除非彈性變形。

3.2.1 梁體綜合荷載

預(yù)壓的目的：一是消除支架（支墩）及地基的非彈性變形，二是得到支架(支墩)的彈性變形值作為施工預(yù)留拱度的依據(jù)，三是測(cè)出地基沉降，為采用同類(lèi)型的橋梁施工提供經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)要求對(duì)支架按施工總荷載按照1.1 倍進(jìn)行預(yù)壓。

3.2.2 沉降量及位移量

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本次預(yù)壓采用沙袋進(jìn)行，按照荷載計(jì)算出的預(yù)壓重量分析，每層沙袋高0.6 m，設(shè)計(jì)沙袋總高度為5 層。按照“先中跨后邊跨”預(yù)壓順序?qū)ΨQ(chēng)預(yù)壓，預(yù)壓分3 級(jí)進(jìn)行，第一級(jí)加載總重為施工總重量的60%，第二級(jí)加載總重為施工總重量的100%，第三級(jí)加載總重為施工總重量的110%。通過(guò)變形觀測(cè)，確定沉降及位移變化量。按照理論分析，沉降最大處為跨中，位移最大處為梁端，以跨中沉降變化與梁端位移變化進(jìn)行分析研究。

3.2.3 彈性變形量

預(yù)壓完成后根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，穩(wěn)定后方可卸載。卸載時(shí)必須按預(yù)壓重量倒序同步進(jìn)行。卸載后根據(jù)預(yù)壓觀測(cè)結(jié)果預(yù)留底模標(biāo)高，徹底消除主體結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中的變形，從而保證連續(xù)梁線(xiàn)型。支架卸載采用分級(jí)卸載方式，按照與加載相反的順序進(jìn)行卸載。首先卸載進(jìn)行超載預(yù)壓10%的部分，卸載到梁體自重的100%，然后卸載到梁體自重的60%，最后全部卸載完畢。每卸下一級(jí)載荷前，均對(duì)所有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行一次測(cè)量，并作詳細(xì)記錄，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

4 混凝土澆筑方案

混凝土澆筑時(shí)按照“先橫梁、后主梁、先中跨、后邊跨“的施工順序進(jìn)行，同一截面澆筑按照先底板，再腹板，最后頂板。豎向水平分層高度不大于300 mm，每臺(tái)泵車(chē)實(shí)際混凝土澆筑能力不小于50 m3/h。

第一步：從兩端（橫斷面）向中間開(kāi)始澆筑，然后水平分層對(duì)稱(chēng)進(jìn)行澆筑，采用插入式振動(dòng)棒搗固密實(shí)。

第二步：澆筑底板剩余混凝土，并及時(shí)對(duì)底板混凝土進(jìn)行抹平、壓實(shí)和收面。振搗時(shí)注意不能對(duì)已澆筑梗肋混凝土產(chǎn)生擾動(dòng)，以免造成倒角混凝土掉落，形成倒角不飽滿(mǎn)，這樣澆筑后可以對(duì)腹板混凝土形成一定的阻力。為防止底板混凝土超厚，澆筑時(shí)使底板兩側(cè)混凝土超過(guò)內(nèi)模下梗肋后，稍做停頓，再?gòu)膬?nèi)模頂部預(yù)設(shè)澆筑孔處補(bǔ)充底板混凝土。為保證腹板下梗肋處的混凝土密實(shí)，在充分翻漿澆筑的同時(shí)不得使用振動(dòng)棒推移混凝土以免造成混凝土離析。

第三步：底板澆筑完成后，腹板混凝土澆筑采用縱向分段斜向分層、由低處向高處的方式，每層混凝土厚度不超過(guò)30 cm，兩臺(tái)泵車(chē)分別從中間向兩端對(duì)稱(chēng)澆筑，在跨中部位交叉搭接，以防跨中部位形成水泥漿集中，造成截面薄弱，同時(shí)每層的接頭相互錯(cuò)開(kāi)。腹板混凝土澆筑過(guò)程中，派專(zhuān)人值班，用小錘敲擊內(nèi)外模板，通過(guò)聲音判斷腹板內(nèi)混凝土是否密實(shí)。

第四步：當(dāng)兩腹板槽灌平后，開(kāi)始澆筑頂板混凝土，澆筑時(shí)分別從兩端向跨中方向和兩邊翼緣外側(cè)向中部澆筑，分段澆筑，每段2～3 m，連續(xù)澆筑。澆筑橋面混凝土?xí)r，要保證防護(hù)墻預(yù)埋鋼筋、電纜槽豎墻預(yù)埋鋼筋、泄水管等位置準(zhǔn)確不傾斜，不錯(cuò)位，澆筑時(shí)設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)檢查上述預(yù)埋件是否移位，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)校正。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)桃林特大橋的施工發(fā)現(xiàn)，支架采用鋼管立柱加貝雷梁的形式施工，支架穩(wěn)定性較好，可為以后類(lèi)似支架現(xiàn)澆十字連續(xù)梁施工提供寶貴經(jīng)驗(yàn)；支架預(yù)壓時(shí)按照混凝土澆筑順序，“先中跨后邊跨”預(yù)壓順序?qū)ΨQ(chēng)預(yù)壓分級(jí)預(yù)壓，可以模擬混凝土澆筑施工，暴露支架不穩(wěn)定因素，提前籌劃應(yīng)對(duì)措施及方案，減少或消除不安全因素，為后續(xù)混凝土澆筑施工提供數(shù)據(jù)支撐和施工經(jīng)驗(yàn)。在支架預(yù)壓和澆筑過(guò)程中，不僅要進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，而且要進(jìn)行位移觀測(cè)，通過(guò)沉降和位移速率，指導(dǎo)混凝土澆筑部位和速度，可以避免因支架預(yù)壓和混凝土澆筑過(guò)程控制不當(dāng)引起的支架坍塌事故。支架的位移量與混凝土的分層厚度有直接的關(guān)系，分層厚度越小支架位移量越小，分層厚度越大支架位移量越大。