姚 笛，張 靜

（中交二航局第二工程有限公司重慶400042）

蝶形可調(diào)式支架系統(tǒng)在蓋梁施工中的應(yīng)用

姚 笛，張 靜

（中交二航局第二工程有限公司重慶400042）

結(jié)合斯里蘭卡科倫坡外環(huán)高速公路工程高架橋下部結(jié)構(gòu)蓋梁施工，從支架設(shè)計(jì)、安裝使用等方面總結(jié)出一套安全可靠、安拆方便的蓋梁支架系統(tǒng)，對(duì)以后同類型橋梁施工工藝可起到借鑒作用。

蓋梁；蝶形；可調(diào)式；支架；施工

1 工程概況

斯里蘭卡科倫坡外環(huán)高速公路工程高架橋全長(zhǎng)3255m，跨徑組成為93x35m。高架橋位于沼澤地帶，基礎(chǔ)采用群樁承臺(tái)基礎(chǔ)，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為板式墩，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制I梁形式，先簡(jiǎn)支后連續(xù)。高架橋共計(jì)92個(gè)橋墩，墩身高度普遍在3.8m～6.3m，蓋梁高度為2.5m，寬度2m，懸挑4.2m，懸挑梁與墩身夾角為110°～115°，墩頂橫坡為±2.5%～±6%。

橋墩及蓋梁為實(shí)心墩，蓋梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，無橫向預(yù)應(yīng)力，蓋梁采用支架現(xiàn)澆方式施工。但高架橋位于沼澤地帶，地基承載力極差，地下水位較高，采用滿堂支架施工對(duì)軟地基處理的過程非常復(fù)雜，為提高施工效率、降低軟基處理的成本，迫切要求尋找一種新型支架以代替?zhèn)鹘y(tǒng)支架形式，確保蓋梁施工質(zhì)量、安全和施工進(jìn)度(如圖1)。

圖1 高架橋下部結(jié)構(gòu)圖

2 蝶形可調(diào)式支架設(shè)計(jì)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)條件

高架橋下部結(jié)構(gòu)承臺(tái)及墩身部分施工完成后，基坑回填無法借助碾壓設(shè)備進(jìn)行壓實(shí)處理，地基無法提供足夠的承載力，但承臺(tái)長(zhǎng)度為16m，墩身寬度為13.7m，墩身外側(cè)尚有1.15m富裕寬度。根據(jù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可借用承臺(tái)外露部分作為支架基礎(chǔ)。

2.2 設(shè)計(jì)理念

由于承臺(tái)外露部分僅1.15m，而蓋梁懸挑部分長(zhǎng)4.2m，支架不能豎直布置，因此支架僅能按倒三角進(jìn)行布置，受力原理如龍門吊剛性腿設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)成蝶形可調(diào)式支架，以適應(yīng)墩身高度及蓋梁夾角變化，滿足蓋梁施工需要。如圖2所示。

圖2 蝶形支架的演變

2.3 蝶形可調(diào)式支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蝶形可調(diào)式支架系統(tǒng)主要由三角主桁、次梁、橫聯(lián)、錨梁、對(duì)拉桿及伸縮腿六部分組成。單側(cè)支架三片主桁由次梁和聯(lián)系梁連為整體，主桁主立柱與伸縮腿用銷子連接。左右兩側(cè)支架用對(duì)拉桿連接。蓋梁懸挑部分荷載及模板等施工荷載通過次梁上頂撐螺桿傳遞至次梁，再由次梁傳遞至三角主桁，主桁主立柱將上部荷載傳遞至伸縮腿，最后由伸縮腿將豎向荷載傳遞至承臺(tái)基礎(chǔ)。由于支架上荷載為偏心荷載，三角桁架在受力狀態(tài)下將繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此設(shè)置對(duì)拉桿平衡水平力(如圖3)。

圖3 蝶形可調(diào)式支架系統(tǒng)構(gòu)造圖

2.4 構(gòu)件詳細(xì)設(shè)計(jì)

2.4.1 次梁設(shè)計(jì)

次梁上安裝的頂撐螺桿將蓋梁荷載傳遞給次梁，選用[16槽鋼制作次梁，蓋梁懸挑部分與墩身夾角大部分為110°，因此，主桁上弦桿與主立柱夾角設(shè)計(jì)為110°，但尚有部分蓋梁懸挑部分與墩身夾角在110°～115°之間變化，為使該支架滿足整個(gè)高架橋蓋梁施工需要，故在次梁上設(shè)計(jì)可調(diào)式頂撐螺桿，以調(diào)整蓋梁底模與主桁上弦桿的夾角，補(bǔ)償5°調(diào)整夾角(如圖4)。

圖4 補(bǔ)償角調(diào)整示意圖

2.4.2 主桁設(shè)計(jì)

支架模型通過M IDAS軟件進(jìn)行計(jì)算可知，選用[20槽鋼焊接制作主桁構(gòu)件，完全滿足設(shè)計(jì)受力的要求。

2.4.3 桁架主立柱及伸縮腿設(shè)計(jì)

桁架主立柱及伸縮腿為該支架傳遞豎向荷載的主要受力構(gòu)件，為滿足高架橋92個(gè)橋墩不同高度的需要，立柱設(shè)計(jì)為可伸縮形式，設(shè)計(jì)原理采用汽車吊起重臂。統(tǒng)計(jì)高架橋橋墩高度，其各個(gè)橋墩高差均為10cm的倍數(shù)，因此在伸縮腿上鉆制等間距的銷孔，根據(jù)不同的橋墩高度選擇不同的孔位，用銷子將桁架主立柱與伸縮腿進(jìn)行固定連接。根據(jù)型鋼截面尺寸，選用2根[20槽鋼材料將其組合焊接成箱型截面作為桁架主立柱，同樣選用2根[16槽鋼材料組合焊接成箱型截面作為伸縮腿，組焊完成后的伸縮腿外形尺寸剛好可以置于桁架主立柱內(nèi)（如圖5）。

圖5 型鋼截面圖

由于立柱軸力較大，而槽鋼腹板板厚普遍較薄，為防止銷孔處因局部應(yīng)力較大造成變形損壞，在桁架主立柱外側(cè)和伸縮腿內(nèi)側(cè)加焊加強(qiáng)板，以增大與銷子的接觸面積，降低局部受壓應(yīng)力。同時(shí)連接銷子主要受剪切力作用，且該部件為整個(gè)支架系統(tǒng)的關(guān)鍵，因此連接銷子選用40Cr材質(zhì)，直徑Φ=50mm的抗剪銷。

高架橋各個(gè)橋墩高差均為10cm的倍數(shù)，理論上講伸縮腿銷孔間距按10cm布置即能滿足支架高度調(diào)整的需要，但由于采用直徑Φ=50mm的連接銷子，銷孔直徑為52mm，因此銷孔間凈孔邊距僅48mm，考慮銷孔周圍局部應(yīng)力水平較高，容易造成孔邊距剪切破壞，同時(shí)，栓孔太密，對(duì)構(gòu)件截面削弱太多，將大大降低構(gòu)件剛度。對(duì)此，在設(shè)計(jì)栓孔位置時(shí)采用了孔距差值法這一巧妙的作法。具體作法為伸縮腿銷孔間距采用20cm，桁架主立柱上的銷孔間距采用30cm，每次只安裝一顆連接銷，若高差調(diào)節(jié)量為10cm奇數(shù)倍，可在桁架主立柱上兩銷孔間調(diào)換連接銷位置，若高差調(diào)節(jié)量為10cm偶數(shù)倍，則直接換用伸縮腿上的銷孔即可(如圖6)。

圖6 高差奇偶數(shù)倍銷孔調(diào)換圖

2.4.4 錨固系統(tǒng)設(shè)計(jì)

錨固系統(tǒng)由對(duì)拉桿和錨梁兩部分組成。對(duì)拉桿是支架必不可少的構(gòu)件，用以平衡支架在承受蓋梁荷載時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)矩，對(duì)支架撓度控制起關(guān)鍵作用，要求在受力狀態(tài)下不得有較大伸長(zhǎng)量，因此采用直徑Φ25mm精軋螺紋鋼非常合適。

3 支架系統(tǒng)制作關(guān)鍵

支架系統(tǒng)加工制作的關(guān)鍵在于桁架主立柱及伸縮腿制作，由于采用兩根槽鋼組焊成箱型斷面，同時(shí)需在型鋼腹板位置焊接加強(qiáng)板，該組焊工作極易造成焊接變形，影響構(gòu)件受力效果。因此，箱型支腿組焊必須在工裝臺(tái)上進(jìn)行焊接，采用適當(dāng)?shù)暮附庸に嚕瑴p少構(gòu)件變形。焊接完成后檢查構(gòu)件變形量，對(duì)變形位置進(jìn)行調(diào)直處理。為保證銷孔同心率，桁架主立柱及伸縮腿上的銷孔必須在組焊工作完成后進(jìn)行，銷孔采用鏜床鉆制而成。

4 蝶形可調(diào)式支架使用

4.1 支架系統(tǒng)使用

根據(jù)墩身高度，選擇適當(dāng)?shù)匿N孔位置，將伸縮腿與桁架主立柱連接成整體。用吊車先安裝一側(cè)支架，并用手拉葫蘆先將支架臨時(shí)固定在墩身預(yù)留鋼筋上，待另一側(cè)支架安裝完成后，立即安裝對(duì)拉桿，靠對(duì)拉桿平衡支架轉(zhuǎn)動(dòng)矩。安裝蓋梁底模，底模放置在次梁頂撐螺桿上，調(diào)節(jié)底模高度及角度。蓋梁混凝土強(qiáng)度到達(dá)設(shè)計(jì)要求后，擰松頂撐螺桿，使蓋梁底模與混凝土分離，再按安裝的逆序整體拆除支架系統(tǒng)。

4.2 支架系統(tǒng)檢查要點(diǎn)

支架安裝完成后，對(duì)主要受力點(diǎn)進(jìn)行檢查，以保證支架使用安全。

（1）支架伸縮腿底部與承臺(tái)頂面間不得有雜物，接觸密實(shí)，若出現(xiàn)空隙，必須用薄鋼板加以塞墊，以保證支腿受力均勻。

（2）伸縮腿主要受豎向荷載，與桁架主立柱連接方式為鉸接，不能承受彎矩，因此，安裝時(shí)必須保證伸縮腿垂直度。同時(shí)，桁架將以連接銷作為轉(zhuǎn)點(diǎn)，因此要求桁架主立柱與墩身支架塞墊密實(shí)。

（3）對(duì)拉桿接長(zhǎng)采用精軋螺紋鋼連接器，為保證連接有效，兩個(gè)根精軋螺紋鋼與連接器連接長(zhǎng)度應(yīng)各占1/2連接器長(zhǎng)度。

（4）支架高度調(diào)整原則為10cm以上高差調(diào)整采用伸縮腿調(diào)節(jié)，10cm以內(nèi)高差調(diào)整采用頂撐螺桿調(diào)節(jié)。頂撐螺桿支撐于蓋梁底模背帶上，要求逐個(gè)檢查頂撐螺桿是否頂緊。

（5）連接銷和對(duì)拉桿為整個(gè)支架系統(tǒng)的關(guān)鍵，使用前必須對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)檢查，絕對(duì)不能用電焊焊接，一旦發(fā)現(xiàn)需立即更換。

5 結(jié)語

蝶形可調(diào)式支架系統(tǒng)在斯里蘭卡科倫坡外環(huán)高速工程施工中得以成功應(yīng)用，大大簡(jiǎn)化了軟基區(qū)域支架基礎(chǔ)和支架搭設(shè)過程，使用方便，結(jié)構(gòu)安全可靠，有效保證了高架橋蓋梁施工的質(zhì)量和施工進(jìn)度，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，為以后同類型橋梁施工積累了經(jīng)驗(yàn)，以供借鑒。

責(zé)任編輯：李 紅

App lication of Butterfly Shaped Ad justable Stent System in Capping Beam Construction

With ground on the capping beam construction experienceof GreaterColombo Urban TransportDevelopmentProject(OCH),this paperanalyzes the capping beam constructionmethod,summarizes a setof capping beam stent systems,safe,reliable and convenient to install and dismantle, from stentsdesign,installation,application and other aspects to offer some references for futurebridge construction.

s:capping beam,butterfly shaped,adjustable,stents,constructio

TU744

A

1671-9107（2012）05-0021-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.05.021

2012-03-07

姚笛（1983-），男，重慶人，本科，工程師，研究方向?yàn)槭┕ば鹿に囬_發(fā)與研究。

張靜（1976-），男，重慶人，本科，工程師，研究方向?yàn)闊釒в炅终訚傻貐^(qū)施工安全。