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摘要：本工程现浇混凝土盖梁为超重结构，其支模架采用了钢管柱型钢支架结构体系，对位于软土地基回填土上的钢管柱基础地基处理采用了打入预制混凝土方桩的方法，有效防止由于地基沉降引起的混凝土结构裂缝；钢管柱剪刀撑的连接采用了一种实用新型简易装置及钢管柱底部采用钢砂筒工艺制作，使该支架的安装拆除变得更加简便；盖梁悬挑部位的支模架采用定型化钢筋桁架支架，不仅解决了因盖梁结构尺寸变化引起支模难的问题，其支架还可以重复利用。经现场施工证明，采用以上主要施工技术顺利完成了混凝土盖梁的施工，加快了施工进度，对今后类似的工程提供了参考和借鉴。
关键词：钢管柱；钢砂筒；钢筋桁架；简易装置
0 引言
在当今桥梁现浇结构支模架搭设中会大量使用钢管柱型钢支架，是因为钢管柱型钢支架有着许多优点：结构简单实用，方便我们进行施工的控制，运用比较灵活，拆卸也很方便；拼装简单，对工人技能要求不高，对钢材的需求量较少，经济性能相对较好[1]。
在淤泥质土、暗浜等软土地基中搭设满堂支模架，需要进行全面积的地基处理，不仅造成工程施工成本高，工期长等问题，还会因为地基处理不到位造成混凝土结构裂缝，甚至发生支模架下沉、坍塌等质量、安全事故。
1 工程概况
青浦区新塘港路（青浦大道~青赵公路）道路新建工程位于青浦区新城四站大型居住社区中部，西起青浦大道，北至青赵公路，为新建工程，工程主要施工内容包括道路、排水、桥梁等工程。该工程的新塘港桥全长400.5m，主桥采用30m×2+20m×17跨径，其中30m跨径采用后张法预应力混凝土预制小箱梁，20m跨径采用先张法预应力混凝土空心板梁，采用桥面连续，2、3、4跨设置一道伸缩缝，形成多跨简支桥面连续的结构体系。
桥梁下部结构采用桩柱式桥墩，后张法预应力混凝土倒T盖梁，主桥立柱尺寸1.8m×1.2m，引桥立柱尺寸1.2m×1.2m，四周均设圆角，承台厚度均为1.5m，桥台采用钢筋混凝土扶壁式桥台，下部桩基础均采用Φ800钻孔灌注桩。
2 倒T盖梁结构
该桥梁共有18个盖梁，混凝土强度等级C50，盖梁结构复杂，截面形状为倒T形，每个盖梁的长度、高度、离地面高度及盖梁两端悬挑长度等数据均有不同，同一个盖梁随着长度方向截面尺寸也跟着变化，两端悬挑部分的盖梁投影面为未经处理的软土地基，这给现浇混凝土盖梁的支模架搭设带来很大的难题。倒T盖梁数据统计表见表1。
倒T盖梁数据统计表 表1
从这个统计表可以看出，盖梁离地面高度变化从1.4m到6.114m，5#墩盖梁的截面积最大，8#墩盖梁离原地面最高。
根据数据统计、截面形状及计算建模等情况，将以上盖梁分成四种类型：
第一种类型盖梁：1#、2#、3#、11#～18#盖梁
第二种类型盖梁：6#、8#、9#、10#盖梁
第三种类型盖梁：5#、7#盖梁
第四种类型盖梁：4#盖梁
3 支模架搭设设计[2] [3]
新塘港桥桥梁下部结构采用桩柱式桥墩，后张法预应力混凝土倒T盖梁，盖梁本身最大荷载为51.389 KN/㎡，为超重结构，经分析对比和结合现场实际情况，采用钢管柱+型钢组合的支模体系。
3.1支架搭设参数
（1）、支墩：采用单根φ377×10mm钢管，设置在钢筋混凝土承台上或经过处理的新浇筑的钢筋混凝土基础上。为了方便拆除支架，钢管柱底部500mm采用钢砂筒结构。
（2）、纵梁：纵梁采用双排600×200×11×17mm的H型钢，分配横梁采用10#槽钢，间距300mm或200mm。
3.2模板材料选用
（1）、底模：面板采用15mm厚竹胶板，底模下面纵向按200mm的间隔铺设100×100mm的方木。
（2）、侧模：面板采用定制钢模板。
3.3倒T盖梁支模架搭设情况
倒T盖梁支模架搭设情况详见表2。
倒T盖梁支模架搭设情况表 表2
注：①：3.85m（悬挑）+6m+4m+6m+3.85m（悬挑）
②：0.35m+1.9m+0.35m
③：0.25m+1.9m+0.45m
④：桥梁承台+地基处理钢筋混凝土基础
3.4地基承载力验算
经计算，5#盖梁座落在地面上的钢管柱的纵向抗压荷载最大，为780.49KN，钢管底面积（含法兰宽度）约为0.19 m2。地基处理如图1所示。
图1 支墩基础纵横剖面图
C30基础宽度1.0m，原地基最小受力面积：2×2=4m2，支墩处钢管的最大荷载为：780.49KN，按规范规定，验算地基承载力时，荷载取值为标准荷载组合：
Nk=（780.49-1.4×（2.0+2.5））/1.35+2.0+2.5=578KN
P= N／A=578KN／4m2=144.5KPa
要求地基承载力经检测达到150KPa就能满足承载力要求。
4支架施工技术
支架施工工艺流程如下：钢管柱范围内地基处理→基础混凝土养护→钢管柱安装，设置连接杆和剪刀撑→H型钢吊装→槽钢安装→方木、模板安装→支架预压→验收使用→支架拆除。
4.1地基处理
根据地质勘察报告，拟建桥梁的场地为农田或暗浜（塘），钢管柱基础基坑开挖后，为了防止位于软土地基回填土上的钢管柱基础发生沉降，本工程在钢管柱混凝土基础范围内均布打入C30混凝土预制方桩2根，其尺寸为300×300×6000mm，桩顶伸入混凝土基础50mm。采用振动机压实回填土后，填筑压实50cm厚塘碴基层，再浇筑100mm厚C10混凝土垫层，最后浇筑300mm 厚C30钢筋混凝土基础，浇水覆盖养护不少于7天。
4.2支架搭设方法
待混凝土基础养护完成后，即可开始进行钢管柱的吊装，钢管柱在顶部和底部均焊接法兰盘，钢管柱的安装支撑点，应确保轴心受压，严禁偏心布置。当钢管柱位于桥梁混凝土墩柱旁的位置时，采用井子架的形式与墩柱固定，以保证结构的整体性及稳定性。钢管柱剪刀撑连接采用一种简易装置，该简易装置包括焊接在钢管柱上的耳板、连接用的槽钢及高强螺栓。耳板为焊接在钢管柱不同的部位的钢板，耳板上设有多个槽孔，用于高强螺栓连接。槽钢两个端头开孔，用于高强螺栓连接，该简易装置已获得专利技术。
采用这个简易装置后，支架搭设时，在钢管柱吊装后，就可以立即采用槽钢通过高强螺栓连接成剪刀撑组成整体稳定结构。在拆除钢管柱时，把高强螺栓拧松就可以拆除剪刀撑结构，安装拆除简便。钢管柱剪刀撑连接立面示意图见图2。
图2 钢管柱剪刀撑连接立面示意图
注：1—钢管柱 2—槽钢 3—耳板 4—高强螺栓
H型钢的接长采取在腹板及翼缘板位置均采用高强螺栓加钢板的连接方式。安装H型钢纵梁时，在地面焊接完成后采用人工配合两台25t吊车以抬吊的方式进行吊装，型钢与钢管柱的连接采用钢板点焊连接。
槽钢分配梁从支架中间向两端同时对称布设，在墩柱两侧混凝土盖梁悬挑部分，其盖梁底距离地面高度变化从0渐变到400mm，这样给支模带来一定的困难。为此在这悬挑部位的采用定型化钢筋桁架支架，这样解决了支模难的问题，定型化钢筋桁架支架可以周转使用，大大加快了施工进度。盖梁悬挑部分支架节点图见图3。
图3 盖梁悬挑部分支架节点图
4.3 支架预压[4]
预压的目的主要有两个方面，一个是消除整个支架的塑性变形（非弹性变形），测量出支架的弹性变形，为施工时设置支架高度提供依据，另一个是检验支架及支墩基础的承载能力。本项目选取5#盖梁支架作为预压试验。
具体实施步骤如下：
（1）、盖梁底模铺好，进行支架验收，确认支架合格后挂合格牌。
（2）、支架完成后按设计方案实施预压。
（3）、计算预压荷载，支架预压荷载为盖梁自重、内外模板重量及施工荷载之和的120%。荷载计算如下：
盖梁为倒T型混凝土，以1/2、1/4及墩头盖梁截面面积的平均面积为S=（5.099+3.845+2.912）/3=3.95 m2，纵向宽度B=2.58m，则盖梁处混凝土自重恒载为：
q1= γ×S/B=26×3.95/2.58=39.81KN/ m2；
荷载总量=（39.81+0.5）×1.2=48.372KN/ m2
则试验总荷载为：Q=48.372 KN/ m2×30.3m×2.58m=3781KN，即378.1t。
（4）、荷载物准备
结合本工程实际条件，采用砂袋作为荷载物，支架预压时，确保荷载的稳定性，在预压时将用彩条布覆盖预压材料，以免因雨天材料吸水而增加预压荷载。
（5）、变形观测点布置
压载时在支架、基础上设置若干沉降、变位观测点以便对沉降、变位进行观测。在盖梁两侧等间距各布置3点，共布置6个沉降观测点，采用三等水准测量观测方法观测预压全过程。
首先观测初始值，然后每次加载前及加载后各观测一次，开始卸载前观测一次，然后每次卸载前及卸载后各观测一次，卸载完毕3h后再观测一次；对每个观测点取均值。
（6）、分级加载、观测
预压施工时采用分级加载，分别加载至60%、80%、100%的总试验荷重进行加载，从盖梁支架中心向两端对称布载，每级加载完成后，先停止下一级的加载，并应每间隔12h对支架沉降量进行监测。当支架顶部监测点12h的沉降量平均值小于2mm时，可进行下一级的加载。
支架加载预压的监测内容及记录包括下列内容：
1）加载之前监测点标高；2）每级加载后监测点标高；3）加载至100%后每间隔24h监测点标高；4）卸载6h后监测点标高。
当满足下列条件之一者，可判定支架预压合格，此时可以卸载。
1）各监测点连续24h的沉降量平均值小于1mm；
2）各监测点连续72h的沉降量平均值小于5mm。
（7）、卸载
当支架、地基预压稳定以后，吊车进行卸载并对观测点进行复测。为准确计算各级荷载作用下的非弹性变形量与弹性变形量，要求分级卸荷，卸载应对称、均衡、同步卸载。
（8）、数据整理
预压结束以后，及时整理预压中的原始数据，计算出支架弹性变形量和非弹性变形量，绘制沉降量与时间（t--e）关系曲线图，为立模预拱度提供数据。
4.4模板施工
施工顺序：安装底侧模→绑扎钢筋及波纹管→安装侧模及挑臂封端模→浇筑混凝土→养护、张拉后拆除模板。
底板采用以中心线向两边安装，每块胶合板铺放后应当平稳，密贴，不得有空隙，相邻两板高差不得大于1mm，且不漏浆，底板两侧应当顺直，不得有明显错台，确保与外侧模连接密贴不漏浆；
模板接缝采用泡沫双面胶带夹缝，玻璃胶补平，墙纸刀修光。
4.5支架拆除
按盖梁的结构特点，根据规范及同类的施工经验，安排在全部预应力施加完毕，且张拉压浆完成达到规范允许拆除强度以后开始拆除支架体系。
拆除原则为：先搭后拆、后搭先拆，横向由边到中；拆除顺序为：同步放出钢砂筒内的沙子（厚度约10cm），整体支架下降→撬动方木下落于槽钢分配梁→抽出底模→自上而下拆除支架。
拆除人员必须站在平稳牢固可靠的地方，保持自身平衡，不得猛撬，以防失稳坠落，严禁使用起重机直接吊除没撬动的模板。
拆下的支架应及时整理，作业人员在2m（含2m）以上高处作业必须系安全带，保险绳生根攀牢，严禁上下同时作业。
支架拆除前现场工程技术人员应对在岗操作工人进行有针对性的安全技术交底。支架拆除时必须划出安全区，设置警戒标志，派专人监护。
支架拆架前，全面检查拟拆支架，按自上而下先装后拆，后装先拆的顺序，必须察看施工现场环境，包括架空线路、地面的设施等各类障碍物、地锚、缆风绳、附件、电气装置情况。
5 结论
钢管柱型钢支架充分利用了钢管柱及型钢承载能力大、变形小的特性，材料周转利用率高、适应性强、安全可靠，支架材料重量轻，施工机械化程度高；与落地满堂式支架相比，钢管柱型钢支架只需进行局部地基处理，设有承台时甚至不需进行地基处理，特别是本工程盖梁两端的悬挑结构，只需一个钢管柱的地基处理即可；施工空间大，可以多个作业面同时交叉施工；适用不同地形、跨度、宽度和结构形式的主梁。
钢管柱剪刀撑的连接采用了一种实用新型简易装置及钢管柱底部采用钢砂筒工艺制作，使该支架的安装拆除变得更加简便；盖梁悬挑部位的支模架采用定型化钢筋桁架支架，不仅解决了因盖梁结构尺寸变化引起支模难的问题，其支架还可以重复利用，加快了施工进度。
参考文献：
[1] 李辉辉，探讨钢管柱临时墩支架在预应力连续梁施工中的应用，[J].科技创新导报，2014（14）：84~85.
[2] 张科辉，现浇连续梁钢管柱贝雷梁组合支架应用设计[J].铁道建筑技术，2015（8）：18~22.
[3] 冯亚山，钢管柱支架在桥梁施工中的应用[J].建筑，2015（11）：69~71.
[4] 王胤，连续梁0#段钢管柱支架设计与施工技术[J].江西建材，2016（5）：148~149.
[5] 周水兴，何兆益，邹毅松，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社.2001
[6] 建筑施工手册（第四版）[M]，北京：中国建筑工业出版社，2003.
论文作者:刘芳,蔡乔凤
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：支架论文; 钢管论文; 预压论文; 荷载论文; 混凝土论文; 型钢论文; 结构论文; 《基层建设》2019年第5期论文;