夏有鑫
（福建冠嘉建设有限公司，福建，福州，350002）
【摘 要】钢筋砼刚架拱人行天桥具有自重轻、工期短、造价低、桥型美观的特点，本文以某高速公路刚架拱人行天桥建设为工程为背景，详细介绍了集中预制、分批安装的施工控制方法，对支架进行了受力分析和校核，并总结了施工过程中的注意事项。研究成果为成功实现某市政府“十一”试通车提供了技术支撑，同时为类似同类工程的建设提供了借鉴素材，具有很高的应用价值。
【关键词】刚架拱；人行天桥；预制拼装；受力分析
1．工程概况
1.1技术指标
（1）人行天桥结构型式：1-40m钢筋砼钢架拱，矢跨比1/8；
（2）桥面结构型式：采用预制微弯板与现浇砼填平层及桥面铺装层相结合；
（3）桥面宽度：净3.5+2×0.25m；
（4）设计荷载：人群荷载强度350kg/m2。
1.2 天桥构件
图1所示为人形天桥的结构示意图，其主要分为上下两部分：
（1）下部结构：基础采用扩大基础、承台配桩，台身为重力式U型台；
（2）上部结构：由主拱腿、实腹段、腹孔弦杆、斜撑和横系梁等构件组成裸肋，其上安装带有加劲肋的微弯板和悬臂板，并通过现浇混凝土桥面铺装与裸肋结成整体组合结构，腹孔弦杆支座采用橡胶板式支座[1]。
图 1 人行天桥结构示意图
2．施工控制
2.1 构件预制
为了节约预制场地，主构件均采用“卧式叠浇”法预制。每座钢架拱人行天桥采用2片拱肋，每片拱肋由8块构件组成，并由18片横系梁连接组合成整体裸肋。再由17片微弯板、34片悬臂板安装组合成全桥整体，全桥预制构件合计共85片。
2.2 构件起吊
为了构件接头位置准确，起模前应进行构件编号，并复核尺寸。当预制构件混凝土强度达到设计强度的70%时，方可起吊出模。所有构件除实腹段应在空中翻身外，其余构件均直接翻身就位，其起吊翻身应仔细小心，避免损伤构件。由于实腹段内弧线是二次抛物线，且为卧叠预制，起吊不慎，容易因弯矩不等造成断裂或裂缝。实腹段起吊翻身采用2台35t汽车吊，并用双钩分别在构件两端的上、下缘吊环，栓下缘吊环必须用倒链，然后两吊车同时起吊，缓慢提升至一定高度（应满足构件翻身净空要求即可，不宜提升太高），上缘吊钩缓慢提升。下缘吊钩倒链回放，使栓在下缘吊链逐渐放长，当构件逐渐立起成垂直状态时，下缘吊钩脱离，将倒链吊索取下，构件翻身完成。
2.3 构件运输
所有构件均根据构件重量采用10t~20t半挂车运输至施工现场，为了构件的完整性，需在每片构件的下方垫上方木，以防跳车断裂。
2.4 构件安装
所有预制构件的安装应严格按照设计及规范要求进行，本安装施工方案采用2部35t吊车起吊、就位，在节点处设置支架落梁的整体施工步骤如图2所示。
图 2 构件安装的整体步骤
其详细步骤如下：搭设节点处钢管支架→支架上设置顶托→安装两侧拱腿节点处支架落梁定位固定→安装实腹段拱肋并与两拱腿对接，并在支架平台上支点落梁定位焊接成为裸肋→单片裸肋应用钢管夹锁两侧以防倾覆→安装另一片梁肋的两侧拱腿，一端在支架落梁定位固定→安装另一片实腹拱肋与拱腿对接，并在支架平台上支点落梁定位、焊接成为裸肋→安装两肋间的横系梁焊接成为整体→接头砼浇强度达70%→顶托及木尖卸除，对称均匀拆除支架→从两端向跨中对称安装微弯板→从两端向跨中对称安装悬臂板→现浇砼调平层、设置预埋件及护栏钢筋→桥面铺装层砼→安装栏杆和防护网。
安装预制构件步骤的具体实施过程如下：
（1）搭设钢管支架：人行天桥钢架拱采用有支架安装方法，因此吊装前必须搭设支架及安装操作脚手架。本施工方案支架搭设主要考虑在钢架拱肋接头处设置，根据设计图接头位置在跨中1/2L（20m）及1/4L（10m）处，故而本施工方案拟定在两侧1/4L及1/2L处3个部位分别设置一个支架。由于人行天桥桥面较窄，且拱肋截面小、构件轻（实腹段最重9t）、支架基础较好（沥青砼路面的中面层），因此本方案考虑在每片拱肋接头处下搭设3排6根间距为1m，两肋为6排6根间距1m、外径φ48mm、壁厚3.5mm的钢管支架立柱，步距为1.2m，四周搭设剪刀撑，并连接成整体稳定，而后在支架上设置顶托、方木及木尖。施工前应对钢管支架强度、刚度、稳定性进行验算，满足施工技术规范要求后方能进行管架搭设和拱肋安装作业，以确保施工安全。
（2）安装两侧拱腿：拱腿起吊后，两端分别支撑在拱脚支座和拱腿的支架上平台上设置斜托板和千斤顶上，核对轴线、标高位置（含起拱度）准确后，千斤顶两侧采用支垫方木和楔木尖紧固定，拱腿支座槽口两侧上方用楔木尖紧固定，然后向注浆槽往槽内底部注入高标号砂浆，此时两侧应注意不使砂浆流入拱腿两侧，待全桥完成后，拆除木楔后，再在拱腿两侧灌浆，从而达到由铰结至固结的体系转换。
（3）安装实腹段：采用2台35t汽车吊同时起吊实腹段，在支架上与拱腿及拱顶对接好后，核对轴线标高位置准确后，才能电焊钢板接头，当位置紧实不好合拢时或标高有一定误差时，应采用底部千斤顶进行升降调整准确后再进行焊接（此时不宜采用吊车直接起吊调整）。当焊接形成裸肋，除了肋底固定外，裸肋两侧的两边都应设置临时缆风固定，以保证单肋的稳定性和安全。用同样的施工方法安装另一片裸肋后，两肋之间沿着桥长方向每隔一段距离设置一道临时支撑和夹具，将两肋做相对固定形成整体稳定后，方能卸掉两侧的临时缆风索以策安全。
（4）安装裸肋的横系梁：当两片裸肋安装完成后，并作相应支撑稳定后，即可安装拱腿与实腹段的横系梁，横系梁上伸出的II型钢，通过调整角钢与预埋与预埋在拱片的II型钢焊接完成后，方可卸掉临时支撑和夹具，并及时浇筑接头砼。
（5）安装斜撑：斜撑构件起吊后，分别支撑于斜撑支座（斜撑底部必须座浆）和斜撑支架上或采用在桥台两侧设置吊环拉索固定，采用手拉葫芦调整左、右或高差，待位置核对准确后，再安装弦杆。
（6）安装弦杆：弦杆起吊后，分别支撑于弦杆支座和大节点上，调整弦杆和斜撑、弦杆与实腹腔段的接头位置准确后，先将弦杆与拱腿结合处的钢板、弦杆与实腹段接头钢筋焊接完成后再浇筑接头砼。
（7）安装弦杆的横系梁：当两侧的弦杆安装完成后，即可安装弦杆部分的横系梁，方法与（5）相同。
（8）拆除支架：当湿接头砼达到设计强度的70%后，可以拆除支架，拆除时先卸掉支点木楔，然后采用千斤顶对称均匀缓慢降落，待悬空后，方可卸掉支点上的垫木，而后再拆除支架，拆除时应对称、均匀，分级进行以确保安全。
（9）安装微弯板和悬臂板：微弯板安装前，先在实腹段及弦杆顶面标出分块位置，同时对安装槽口位置进行修整平后，从跨径两端向跨中进行对称安装，砌缝均为控制1cm。中板安装后，再从跨径两端向跨中进行安装悬臂板。悬臂安装应及时将预留钢筋与预埋钢筋焊接牢固，并保证安装标高准确，不保下垂，确保线型美观。微弯板及悬臂板安装完成后，板缝采用高标号水泥砂浆处理，以避免施工填平层砼时产生漏浆。
2.5 现浇填平层砼
现浇砼填平层施工前应将砼表面冲洗干净，并应预埋弦杆端部伸缩缝的预埋木块，然后才进行砼调平层施工。砼采用吊车起吊料斗下料浇筑，分层振捣密实。
2.6 桥面铺装砼
人行天桥桥面铺装数量较少，且桥面宽度只有3.5m，其施工方法可参照其他桥梁的桥面铺装层砼，并控制好平整度、横坡度，且做到施工工艺精细、确保工程质量。
2.7安装栏杆和防护网
栏杆和防护网安装必须严格按设计要求及施工技术规范规定进行施工，所有钢结构必须涂2遍防锈漆后再涂上装饰油漆，确保钢结构质量和外观美。
3．支架受力分析
图1为人行天桥的临时支架布置形式，下文将对支架进行受力分析和校核。
图 3人行天桥临时支架布置图
3.1 施工荷载计算
钢筋砼密度26kN/m3、木材密度4.4kN/m3、钢材78.5kN/m3：
（1）最重块自重（实腹段）
P0=V×ρ=3.5×26=91kN
单端荷载P1=P0/2=45.5kN
（2）枕木荷载
P2=0.15×0.1×2×4.4=0.13kN
（3）材料安全系数按1.5计算
※荷载合力计算：P3=（P1+P2）×1.5=（45.5+0.13）×1.5=68.4kN
3.2 满堂支架力学计算
采用满堂式钢管支架，钢管规格为?48×3.5（钢管重量0.04kN/m），立杆横纵间距采用1m×1m，大小横杆步距为1.2m，立杆顶托上安放10㎝×15㎝方木及木尖：
表 1 ?48×3.5钢管相关设计参数
3.2.1地基承载力计算
因基础落在沥青砼路面的中面层上，故地基承载力可无需验算，满足要求。
3.2.2钢管立杆稳定性检算
每根立杆所承受的荷载为Pg = 68.4÷6+8×0.04=11.72kN
立杆计算长度l=1.2m
长细比：λ=μl/r=1×1.2×1000÷15.78=76
查表得：φ=0.738
[P]=φ[σ]A=0.738×215×489÷1000=77.6kN>Pg=11.72kN
※故每根立杆所承受的实际荷载小于它的临界荷载，立杆安全[2]。
3.2.3支承方木（10×15cm松木）验算
支承方木（10×15cm松木）受力是1m间距的连续梁，按跨径1m的简支梁近似计算偏于安全：
q=P3/2L+P4=68.4÷2÷2+0.066=17.2kN/m
kN
※故10×15cm方木安全[3]
4．施工注意事项
（1）由于凸块处有横穿预埋筋，在安装微弯板时钢筋所占空间尺寸至少为钢筋直径，这将导致微弯板安装困难。因此在预制弦杆和实腹段构件时，应该对凸块厚度进行控制，使其小于设计值约1cm。
（2）应该将构件的吊环筋焊接在其主筋之上，同时弯头不应外露过大，使得牛鼻锁能够从中穿行为宜，以避免钢筋受扭强度降低而影响构件起吊的安全性能。
（3）为避免电焊受热导致接触面钢板变形，不应独立焊制“干接头”的钢盒，而应该预先通过点焊固定两钢盒的接触面钢板，再焊制周边钢板，从而确保“干接头”的钢板密贴。
（4）为了更好地调整天桥施工及安装过程中存在的误差，拱座施工时，应该控制预留槽深度比设计值深2cm。
5．结束语
在工程应用中，应该对钢筋砼刚架拱人行天桥的预制拼装施工工艺进行规范的设计，同时严格地执行每一道施工工序，从而保证预制拼装法的施工质量。工程实践结果显示，相对于预应力现浇法而言，该工程采用的预制拼装施工方法更加简便、快捷，施工结构合理可行，施工步骤操作方便，节约了施工成本，进而取得了良好的社会和经济效益。本文论述的施工控制方法能够为刚架拱人行天桥预制拼装提供有用的借鉴。
参考文献：
[1]某高速公路施工组织设计
[2]公路桥梁施工技术规范（JTG/T F50-2011）
[3]交通部第一公路工程公司.公路施工手册：桥涵（下册）.北京人民交通出版社
论文作者:夏有鑫
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/13
标签：构件论文; 支架论文; 人行天桥论文; 桥面论文; 荷载论文; 方木论文; 钢筋论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;