古峪沟高架桥整体式盖梁无落地支架施工技术

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摘要：盖梁无落地支架施工技术是利用已经施工完毕的钢筋混凝土墩柱作为竖向承重结构，是能够避免搭设支架的一种施工技术。文章结合忻阜高速公路古峪沟高架桥整体式盖梁无落地支架施工实例，阐述了该施工技术的结构设计与关键施工工艺。

关键词：高架桥盖梁；无落地支架；满堂落地支架

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）12-0080-02

1 工程概况

古峪沟高架桥是忻州至阜平高速公路忻州～长城岭段的控制性工程，位于五台县东冶镇附近古峪沟内。古峪沟高架桥全长3360m，双向四车道，跨径为35m和36.67m两种，右前夹角为90°。上部结构为装配式部分预应力混凝土连续箱梁，下部结构桥墩为圆柱墩，桥台为柱式台，基础分别为挖孔灌注柱和钻孔灌注桩。除古峪沟高架桥1～13号墩下部为双柱式墩柱结构外，其余均为三柱式结构，墩柱采用C30钢筋混凝土，墩柱上方为整体式盖梁。盖梁是长23.5m、宽2m、高2m的钢筋混凝土结构，盖梁混凝土为91.12m3。古峪沟高架桥沿古峪沟而设置，沟内软弱泥层较厚且两次跨越台忻旅游公路，梁底距沟底净高10～35m不等。盖梁自重大、净空高、跨度较大，沟底承载力小，成为本工程的施工难点。

2 无落地支架与满堂落地支架比较

第一，盖梁施工要求支架安全稳定、变形量小、经济合理、切合工程实际、操作简便。

第二，古峪沟高架桥盖梁施工时为5～8月份，上游水库的渗水、雨水及附近村庄的生活废水全部经此古峪沟排出，如采用满堂落地支架（以下简称满堂支架）存在以下缺点：（1）沟内软弱泥层较厚，进行满堂支架基础处理费工费时且将大幅增加工程成本；（2）满堂支架高度大部分为25m左右，支架高、投入大、安装时间长且稳定性较差；（3）满堂支架基础如处理不到位，支架整体沉降及出现的不均匀沉降容易造成工程质量事故。

第三，无落地支架能全面解决满堂支架的缺点，利用已施工完毕的墩柱作为坚向承重结构，在墩柱适当位置处预留钢棒作为挑梁，在挑梁上安装I56a工字钢作为纵梁，纵梁上安装I16工字钢作为横梁，其上再搭设10cm×10cm方木及1.5cm厚竹胶板做底模，如图1所示。

第四，支架支撑体系搭设完毕后进行预压试验，其作用是：（1）检验支架设计是否合理，安装是否牢固可靠。（2）消除支架的非弹性变形。

3 无落地支架结构设计及验算

3.1 计算用参数说明

3.1.1 钢棒的材质为Q235钢。弯曲应力[б]=145MPa，剪应力[τ]=85MPa，弹性模量E=2.1×105MPa，容重γ=78.5kN/m3。

3.1.2 工字钢材质为16Mn钢。弯曲应力[б]=210MPa，剪应力[δ]=120MPa，弹性模量E=2.1×105MPa，容重γ=78.5kN/m3。

3.2 纵梁及挑梁计算

3.2.1 荷载计算。

（1）盖梁钢筋混凝土自重：G1=91.12m3×25.5kN/m3=2324kN（本计算中钢筋混凝土自重取25.5kN/m3）。

（2）模板自重：G2=200kN。

（3）工字钢自重：G3=92kN（横梁采用I16工字钢，间距60cm，每根长3m，共需34根。纵梁采用I56a工字钢，每根24m，共需2根）。

（4）风、雪、地震荷载不计：底模肋木为10×10cm方木，均布8道，竹胶板厚1.5cm。考虑混凝土浇筑时的振捣及其他施工荷载取安全系数为1.1，则所有荷载合计为G=（G1+G2）×1.1+G3=（2324+200）×1.1+92=2868.4kN。

3.2.2 纵梁计算。纵梁采用I56a工字钢2根，每根纵梁长24m，盖梁长23.5m，假定纵梁为简支状态且承受均布荷载，则每根纵梁承受的线荷载q=2868.4kN÷23.5m÷2=61kN/m，其受力状态及弯矩详见图2：

MA=MC=1/2×q×l2=1/2×61×2.752=230.7kN·m

MB=1/8×q×l2-MA=1/8×61×92-230.7=386.9kN·m

查I56a工字钢的截面抵抗矩Wx为2342cm3，截面惯性矩Ix为65576cm3，则：

弯曲应力σ=MB/Wx=386.9kN·m/2342cm3=165.2MPa

最大挠度fmax=5ql4/（384×EI）-ql2a2/（16×EI）=5×61×94/（384×2.1×105×65576×10-8）-61×92×2.752/

（16×2.1×105×65576×10-8）=20.9mm

400=22.5mm，满足要求。

3.2.3 挑梁计算。由于挑梁的支撑点为6点且为对称布置，则每个挑梁承受的荷载相同，即Gt=G÷6=2868.4kN÷6=478.1kN。

根据公式（A为钢棒面积）

则τ=478100N÷（∏×r2）=[τ]=85MPa

求得，钢棒半径最小值为r=42.3mm。

纵梁I56a工字钢必须紧贴墩柱，即受力点距墩柱侧为工字钢宽度的一半，为79mm，则弯矩为M=478100N×0.079m=37769.9N·m。

根据公式б=M/W

则б=M/W=37769.9N·m/（∏×D3/32）=[б]=145MPa

求得，钢棒最小直径为D=0.138m=138mm。

由以上计算可知，需采用直径150mmQ235钢棒。

3.3 横梁计算

横梁计划采用I16工字钢，横梁受力长度为盖梁宽度即2m，假定横梁间距为l，则横梁承受的均布荷载qh=2ql/2m=2×61kN/m×l/2m=61l。

查I16工字钢的截面惯性矩Ix为1127cm4，弹性模量E=2.1×105MPa，则：

挠度f=5qhl4/（384×EI）=5×61l×24/（384×2.1×105×

1127×10-8）=[f]=L/400=2000/400=5mm

求得l=0.931m，即l小于0.931m即可满足要求。

查I16工字钢的截面抵抗矩Wx为140.9cm3，则：

弯曲应力σ=M/Wx=1/8×qh×l2/140.9=1/8×61×103l×

22/140.9=[б]=210MPa

求得l=0.984m，即l小于0.984m即可满足要求。

由以上计算可知，横梁间距采用0.6m设置，满足

要求。

3.4 稳定措施

I56a工字钢出厂时每根长度为12m，因纵梁长度为24m，接头必须放置在中间墩柱，接头采用5根螺栓固定。

为保持纵梁稳定，在两根纵梁腹部每间隔2m打孔设置对拉杆加以固定。

4 挑梁预留孔洞埋设要求

（1）挑梁预留孔洞位于墩柱内，挑梁位置需经详细计算，其位置不得出现偏移、歪斜、堵塞等现象。

（2）挑梁采用直径150mm钢棒，预留孔洞采用直径200mmPVC管，PVC管内装粗砂，两头塞土工布用塑料胶带包裹严密。由于PVC管较长，故需采用U型钢筋卡加以

固定。

（3）施工完毕后抽出钢棒，采用微膨胀混凝土塞紧抹平孔洞。

5 卸落装置

卸落装置一般采用砂箱或可调顶托。砂箱法主要优点是比较经济，缺点是底模高程调节麻烦，需现场技术人员仔细测量计算；顶托法施工方便，但需要投入大量顶托，成本较高。综合考虑两种方法，采用砂箱符合工程实际。

6 结语

（1）无落地支架施工不需要基础处理，搭设盖梁支撑系统较为简单，在保证工程质量的同时，该施工方法避免了满堂支架软基处理不到位容易造成总体沉降和不均匀沉降的问题。

（2）在高墩柱盖梁施工时，无落地支架比满堂支架施工可大量减少支架和人工的投入，节约施工成本，工程进度明显加快。

（3）无落地支架施工为跨越河流、沟谷、公路、铁路等安装落地支架困难情况下的盖梁施工提供了一种经济合理，推广价值较高的施工方法，尤其适用于山岭区高速公路桥梁下部施工。

（4）无落地支架施工技术在古峪沟高架桥得到了成功应用，从而再次验证了此技术可行、经济合理、施工便捷，具有极高的推广应用价值。

参考文献

[1] 周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社.

[2] 杨文渊，徐.简明公路施工手册（第三版）[M].北京：人民交通出版社.

[3] 公路桥涵施工技术规范（JTG/TF50-2011）[S].

作者简介：陈雷（1983—），男，河北新乐人，中铁十五局集团第五工程有限公司助理工程师，研究方向：公路工程。