中铁大桥局集团第五工程有限公司 江西九江 332001
摘要：现浇支架结构具有施工便捷、效率高、成本低廉、倒用等特点，其结构类型分为满堂支架、钢管桩+贝雷梁支架、钢管桩+型钢支架等，本文结合青山长江大桥项目天兴洲滩地引桥墩身系梁的施工实例，简要介绍现浇支架的设计和施工技术要点。
关键词：支架系梁施工
1、工程简介
武汉市四环线青山长江公路大桥（起止里程：K1+086～K8+634）全长为7.548km，是武汉市四环线跨越长江的重要通道。其中由中铁大桥局第五工程有限公司武汉青山长江公路大桥项目经理部承建的K4+347～K6+283.6位于武汉市洪山区天兴洲乡天兴洲洲尾，即武汉市四环线青山长江公路大桥南汊主航道桥938m钢箱梁跨中至北汊副航道桥65+3×110+65m连续梁跨中，线路全长1.937 km，包括0.5座斜拉桥、13孔60m连续梁、2孔53.8m连续梁及0.5座北汊通航孔桥。其中天兴洲滩地引桥范围为23#～38#墩，其中24#～31#墩为岸上墩，32#～37#墩为水中墩，23#墩和38#墩为过渡墩。24～31#墩单幅均采用双柱式墩，墩柱净距为5.1m，两个墩柱柱顶间设系梁连接，系梁截面高2.5m，宽1.8m，系梁底距承台的高度19m～21.5m；32～37#墩单幅均采用双柱式墩，墩柱净距为4.5m，两个墩柱柱顶间设系梁连接，系梁截面高3.0m，宽2.2m，系梁底距承台的高度21.1m～32.1m。其结构布置见图1.1-1和图1.1-2。
2、方案比选
前期项目部共做了三种系梁支架现浇施工方案，分别为支撑牛腿+型钢方案、满堂支架施工方案和钢管桩+型钢方案，三种方案的优缺点如下所述：
2.1、支撑牛腿+型钢方案
支撑牛腿+型钢方案的总体思路是在墩身上面预埋爬锥，支撑牛腿与爬锥连接成整体，再将型钢安放在牛腿上。该方案的优点是施工便捷、施工成本最低。缺点是系梁浇筑时，其与底部2m墩身一起浇筑，由于是采用翻模施工，导致往下4.5m高度的墩身模板不能拆除，此时预埋爬锥与模板冲突，需将模板开洞，影响墩身的美观。若是将预埋爬锥再往下移动，则爬锥与系梁底部的高度达到8m左右，施工安全风险较大。
2.2、满堂支架施工方案
满堂支架施工是采取按一定间隔、密布搭设、起支撑作用的脚手架的施工方法。其优点是需要的支架数量少，周转次数多，利用效益高，而且可以超前立支架及支设模板，施工速度快。但是满堂支架得适用范围为高度低于20m左右的墩身上部结构，由于该项目系梁距承台的高度均大于20m，因此其不能适用于系梁支架现浇施工。
2.3、钢管桩+型钢方案
钢管桩+型钢方案是利用钢管桩作为支撑体系，钢管桩之间焊接钢管连接系，再在其顶部方案落架砂筒和分配梁。该方案的优点是不影响墩身施工，施工方便，可重复倒用，安全风险低。其缺点较比其他两种方案在施工成本方面较高。
2.4、最终确定方案
结合本项目的特点，从结构的安全性、经济性及施工便捷性方面综合考虑，由于钢管桩+型钢方案承载力强、刚度大，施工安全风险最小，结构自身独立，不影响墩身施工进度及外部美观，结构能多次倒用，总体施工成本可控，因此最终选用钢管桩+型钢方案。
3、结构设计
3.1、结构计算
设计荷载主要包括：结构自重（实际结构重量）、系梁重量（实际重量×膨胀系数）、施工人员及材料堆放荷载（2.5kN/m2）、振捣混凝土荷载（2.0kN/m2）、冲击荷载（2.0kN/m2）、风荷载和水流荷载。风荷载计算参考《公路桥梁抗风设计规范》中的相关要求：FH=1/2ρVg2CHAn，水流荷载计算参考《港口工程荷载规范》中的相关要求：前排钢管柱水流荷载为CwρV2A/2，后排钢管柱水流荷载为m1CwρV2A/2。
结构计算：采用有限元计算软件对结构建立整体模型进行计算，各种荷载按照实际作用位置进行加载，经过计算可得各构件均满足结构设计要求，在此不详细叙述。
3.2、结构设计
墩柱系梁现浇支架采用钢管桩+型钢体系。钢管桩采用∅630×8mm钢管，支架连接系采用∅273×6mm钢管，钢管桩横桥向间距为2.5m，顺桥向间距为3.5m，钢管桩支撑于承台上的混凝土垫块上，并与墩身附墙及混凝土垫块上的桩脚预埋件焊接牢固；支架纵向分配梁采用2HN400×200型钢，安放在钢管桩顶；采用砂筒落架。结构总体布置见图3.2-1：
为了便于系梁支架结构的安装、拆除及减少对支撑钢管桩的焊接和切割，该设计中考虑钢管桩底部仅承受竖向作用力，通过附墙结构将钢管桩与墩身连接成整体，确保支架结构水平方向的稳定，具体结构设计如下所示：
（1）混凝土垫块
混凝土垫块结构尺寸为1500×1500×500mm，采用C30混凝土，在混凝土垫块制作过程中，将预埋件安放到位，支架结构施工时，现将混凝土垫块安放到位，再将钢管桩与预埋件焊接牢固，在其四周加焊加劲板，在后续支架结构倒用过程中，直接将钢管桩与混凝土垫块作为整体结构进行吊装及安放，垫块结构见图3.2-2：
4、施工步骤和注意事项
4.1、施工步骤
（1）浇筑承台及墩身混凝土以及承台上的混凝土垫块，并在设计位置埋设附墙预埋件及桩脚预埋件；
（2）安装钢管桩，并及时安装相应连接系，使其连接成整体，钢管桩还须与附墙及桩脚预埋件焊接牢固；
（3）安装纵向分配梁、安装系梁底模系统；
（4）支架经验收合格后进行预压，消除非弹性变形，调整底模标高，满足设计要求；
（5）绑扎钢筋，浇筑系梁混凝土；
（6）系梁施工结束后，择时拆除支架，并倒用至下一个墩位进行系梁施工。
4.2、注意事项
（1）在支架结构加工中，需注意分配梁HN400×200型钢之间采用间断焊焊成整体，焊缝长度L=100mm，间距e=200mm，焊缝hf=8mm。分配梁加工完成后，项目部需安排技术人员对分配梁结构进行检查，必须按照要求进行制作，若不满足要求，责令其整改。
（2）支架安装时必须将分配梁与砂筒、钢管桩与砂筒间焊接牢固，焊脚尺寸hf=8mm，必须保证焊缝质量；支架结构施工完成后，项目部需要求安质部组织相关人员对结构进行检查，对不满足要求之处，责令其进行整改。
（3）支架钢管桩须与墩身附墙及混凝土垫块上的桩脚预埋件焊接牢固，以确保支架结构受力安全和整体稳定性；
（4）施工所采用的支架必须保证有足够的刚度、强度和稳定性。在正式浇筑混凝土之前应采用不小于箱梁自重的1.2倍荷载的预压，取得支架的各项参数，同时应测量其弹性变形量和非弹性变形量，以便在立模时调整标高和预留变形值；
5、小结
本项目施工的系梁支架结构属于比较简单的一种类型，但是在设计时将钢管桩底部设置混凝土垫块，使钢管桩底部仅承受竖向荷载，再在墩身上面埋设预埋件，通过附墙连接系将钢管支架与墩身连接成整体，确保支架结构水平方向的稳定，其有效地减少了现场的施工难度，使支架结构在重复使用方面更加的便捷。另外本项目采用钢管转+型钢结构现浇系梁，充分利用了该结构的刚度大、重复利用、施工便捷、总施工成本可控等特点，很好地实现了快速化施工，加快了施工进度，并取得了一定的经济效益。
参考文献：
[1]武汉市四环线青山长江公路大桥施工图
[2]《混凝土结构设计规范》.GB50010-2010.中国建设工业出版社，2010
[3]《公路桥梁抗风设计规范》.JTG/T D60-01-2004.人民交通出版社，2004
[4]《港口工程荷载规范》.JTS144-1-2010.人民交通出版社，2010
[5]《钢结构设计规范》.GB50017-2003.中国计划出版社，2003
论文作者:杨志
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/20
标签：支架论文; 钢管论文; 结构论文; 荷载论文; 垫块论文; 型钢论文; 混凝土论文; 《基层建设》2017年2期论文;