李鹏飞
（中交隧道工程局有限公司，100088）
【摘 要】兰州市北环路东段石沟村大桥沿线地形高差大，地震基本烈度为8度，墩高普遍较高，桥墩盖梁设计为整体式预应力大盖梁，盖梁跨度大、体积大属国内少见。结合该桥墩盖梁施工，介绍了大盖梁施工中型钢—贝雷组合托架的结构设计、检算及拆装。此托架施工不仅保证了盖梁施工质量及安全，而且取得了较好的经济效益，可为其它类似工程提供借鉴。
【关键词】盖梁施工；组合托架；设计；检算；拆装
1．前言
随着交通建设事业的发展，新的抗震设计规范的制约，越来越多的大体积、大跨度盖梁被应用于公路桥梁中。盖梁施工是桥梁施工的重要组成部分，普通盖梁施工一般采用搭设满堂支架、墩柱预留孔穿钢棒法、抱箍法施工等。第一种方法适合于地基条件较好的陆地上施工，第二种方法由于要在墩柱上穿孔，完工后需进行墩柱外观修补，第三种方法一般适用于墩身截面为圆型的桥墩。在兰州市北环路东线Ⅲ标桥梁工程施工中，盖梁施工成功应用了组合托架工法，取得了良好的效果和经济效益。
2．工程概况
兰州市北环路东段石沟村大桥采用12×40m跨径，盖梁采用整体式预应力大盖梁，盖梁长度27.2m，盖梁最大宽度3.8m，盖梁高度2.5m，盖梁体积约243.2方。该桥2#～10#墩为空心矩形墩，桥墩之间设空心系梁，墩间距16.1m，墩高34～57.4m之间，盖梁施工采用型钢—贝雷组合托架，在其上支设模板，绑扎钢筋、浇筑砼，最后进行预应力砼张拉施工。
3．盖梁施工方案比选
盖梁施工可采用满堂支架法、钢管支架法、抱箍或钢轴法及型钢托架法等施工, 根据该桥特点对施工方案进行了比选。
3.1满堂支架法及钢管支架法
优点: 施工工艺成熟、材料丰富, 结构相对简单。
缺点: 由于地形狭窄, 地质条件差, 地基处理困难; 墩柱大部分在34～57.4m,支架高度大, 稳定性难以保证, 而且施工周期长; 盖梁混凝土体积大, 截面尺寸大, 要求支架间距小、密度大, 使得施工困难, 材料用量大, 经济效益差。
3.2抱箍法或钢轴法施工
由于本桥墩柱均为板凳式矩形桥墩, 且盖梁混凝土体积大, 所以抱箍施工方法不适用本桥盖梁施工。同时因盖梁结构重量达632t 若采用钢轴法钢轴强度很难满足要求, 而且钢轴长度将达到5m, 施工困难。
3.3型钢—贝雷组合托架
优点: 型钢—贝雷组合托架材料用量少, 安装及拆除速度快, 循环周期短, 材料利用率高; 其次, 型钢托架基本不受地形及地质条件影响, 不需要进行地基处理, 可节省地基处理费用。
缺点:安装精度要求高, 吊装拆除过程中对塔吊能力要求高。
根据以上对比分析, 结合石沟村大桥盖梁施工条件, 在此选用型钢—贝雷组合托架方案,施工时由塔吊配合拆装。
图1 盖梁正面及侧面
4．组合托架设计及计算
4.1托架设计
石沟村大桥具有墩柱高，盖梁体积大、悬臂长等特点，综合考虑工程自身特点，盖梁施工采用型钢-贝雷梁组合支架组合体系作为支撑。墩身施工过程中，根据支架结构层设计需提前预埋主梁下部内支撑及墩身连接预埋件，内支撑采用I56c工字钢，两端焊接钢板，钢板尺寸1.0×0.6×0.02m，支架斜撑单侧采用两道双根I40a工字钢，内侧斜撑直接与墩身预埋钢板焊接，外侧斜撑下部与内支撑上的预埋件焊接，上部与两根并排I56c工字钢牛腿焊接，该工字钢通长穿过墩身截面，长度7.6m，两端悬臂长度1.45m。墩身牛腿支架上部主梁为加强型六排单层贝雷桁架，分两侧对称布置，贝雷桁架高度1.7m，组合宽度1.33m，长度 30m，贝雷梁上部采用I25a工字钢作为横向分配梁，间距0.3m，长度6.5m，分配梁上部为大型组合型钢底模，盖梁两端采用10cm×10cm方木及2cm厚木板作为施工工作平台，贝雷梁四周增设一圈安全防护网，以防止高空坠物。
盖梁托架正立面及侧立面（图2）
4.2托架结构检算
4.2.1荷载分析
盖梁钢筋砼荷载F1：F1=26.5KN×243.2m3=6444.8KN
模板自身荷载F2：F2=85kg/m2×201.29m2/1000×10=171.1 KN（模板设计重量）
施工作业人员荷载F3：F3=0.075×15×10=11.3KN（按15人考虑）
小型施工机械荷载F4：F4=10KN(预估小型机具重量为1t)
振捣器产生的振动力及砼冲击力F5：F5=5×4+5=25KN(施工中采用HZ6X-50型插入式振动器，设置4台，每台振动力5KN,施工时砼冲击力按5KN计)
横梁自重F6：F6=6.5×72×38.1kg/m×10=178.3KN(横梁采用I25a工字钢间距30cm，单根长度6.5m，中间44根，两侧各14根，共计72根)
贝雷桁架自重F7: F7=286×10×12×10=343.2KN(根据装配式公路钢桥多用途使作手册查：带加强弦杆单片贝雷梁重286kg，主梁为加强型六排单层贝雷桁架)
4.2.2预埋牛腿受力安全分析
F=(F1+F2+F6+F7）×1.2+(F3+F4+F5) ×1.4=(6444.8+171.1+178.3+343.2) ×1.2+(11.3+10+25) ×1.4=8630 KN
四个受力点，每点受力：F/4=8630/4= 2157.5KN
预埋上牛腿截面积A（双排I 56c工字钢）：A=158×2=316cm2
最大剪应力：τmax=Qmax/A=2157.5×103/316×10-4=68.3MPa
[τ]=125MPa
K安=[τ] /τmax=125/68.3=1.83(结论：安全)
4.2.3贝雷桁架主梁受力安全分析
均布荷载：q=F/27.2=317KN/m
贝雷桁架主梁受力简图：
摘自《装配式公路钢桥多用途使用手册》
根据上表：
Mmax=5420KN.m＜788.2×6×2×0.9=8513 KN.m（六排单层加强贝雷架，六排单层受力不均匀系数按0.9考虑）
τmax=2552KN＜245.2×6×2×0.9=2648 KN（六排单层加强贝雷架，六排单层受力不均匀系数按0.9考虑）
fmax=5ql4/384EI=（5×317×161004）/（384×2.1×105×577434.4×104×12×0.9）=21mm＜[f]= [l/400]=[16100/400]=40.3mm（排单层加强贝雷架，六排单层受力不均匀系数按0.9考虑）
最大弯应力бmax=Mmax/W=5420×1000/7699.1×10-6×12×0.9=65.2 MPa＜[б]=273 MPa（查《装配式公路钢桥多用途使用手册》P21）
4.2.4横向分配梁受力安全分析
F=(F1+F2+F6）×1.2+(F3+F4+F5) ×1.4=(6444.8+171.1+178.3) ×1.2+(11.3+10+25) ×1.4=8218 KN
共72根I 25a工字钢，单根受力F/72=114KN
均布荷载分布：q=114/3.6=31.7KN/m
最大弯矩：Mmax=ql2/8=31.7×3.6×3.6/8=51.4KN. m
最大弯应力：бmax=Mmax/W=(51.4×103)/(502×10-6)=102MPa
бmax＜[б]=220MPa
K安=[б] /бmax =220 /102=2.16 (结论：安全)
最大剪力：Qmax=114/2=57KN
最大剪应力：τmax=QmaxSz*/Id=(57×103×230.7)/(5020×8)=3.3MPa
τmax ＜[τ]=125MPa
f=5ql4/384EI=5×31.7×36004/(384×2.1×105×5020×104)=6.6mm<[f]= 3600/400=9mm (满足要求)
4.2.5 牛腿下部砼局部受压安全分析
根据以上受力分析，单个桥墩单侧牛腿受力2157.5KN，砼局部受压0.34×0.63= 0.21m2
墩身砼局部压应力：б=2140.8/0.21 =10.2MPa
墩身砼设计标号为C40，盖梁施工周期从开始到浇筑砼大约需要28天，墩身强度可达40MPa左右，完全满足局部抗压要求。
5、结束语
高墩大体积盖梁施工组合托架的选择, 不仅要考虑地形地质条件、墩身及盖梁结构形式, 还要考虑施工机械能力、运输条件等。只有综合分析以上条件、进行方案论证、经济效益分析对比后才能确定最佳方案。在石沟村大桥盖梁施工过程中, 型钢—贝雷组合托架体现出安全可靠、快捷方便、经济适用的特点,取得了较好的经济和社会效益, 对今后类似工程施工有较高的参考价值。
参考文献：
[1]《兰州市北环路（二环）东段工程》第三册 共七册（第三分册 共九分册）
[2]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041 -2000）
[3]《路桥施工计算手册》（周水兴等编著 人民交通出版社）
[4]《路桥施工手册--桥涵》（交通部第一公路工程总公司编制）
[5]《钢结构-原理与设计》（夏志斌 姚谏等编著 中国建筑工业出版社）
[6]《竹编胶合板国家标准》（GB/T 13123-2003）
[7]《装配式公路钢桥多用途使用手册》
论文作者:李鹏飞
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年4月总第209期
论文发表时间:2016/6/13
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