黄保霖
中亿丰建设集团股份有限公司 江苏苏州 215000
摘要：本文主要结合石湖东路跨运河桥主桥单边支架单边挂篮施工方法，介绍边跨支架方式的选择。从桥梁施工过程中的受力特点出发，比较各种支架结构体系受力特点，进行安全性、施工优缺点和经济性等多方面分析，最终确定最优边跨支架结构形式。
关键词：单边支架单边挂篮；承插型盘扣式支架；地基处理；钢支撑；施工控制
1工程概况
苏州市东环快速路南延一期工程石湖东路跨运河桥主桥跨径组合为70m+120m+70m，桥宽39.5m，按双幅设计，中间设置2m宽中央分隔带，两幅桥梁净间距1m。7～8#跨单幅桥梁标准宽19.25m，9#跨单幅桥面宽度通过翼缘板渐变至27.9m（右幅24.7m）。单幅采用单箱双室截面，箱梁底板呈抛物线变化，中支点梁高7m，边支点和跨中梁高3m。箱梁标准段截面顶宽19.1m，底宽12.1m，外侧挑臂长3.5m，腹板厚0.5～0.9m，顶板厚0.28m，底板厚0.28～0.8m。全桥设置5道主横隔梁，其中：中横梁、端横梁厚2.5m，中跨跨中横隔梁厚0.4m。东侧边跨桥面加宽段挑臂下设置厚0.3m的肋板，在箱梁内相应位置设等厚横隔梁。
由于东侧边跨桥梁横断面为逐渐变宽设计，并且翼缘板下设置横隔梁，中跨跨越京杭大运河，采用挂篮施工；边跨处于陆地上，桥面宽度渐变采用支架施工，即采用单边支架单边挂篮不对称施工工艺。中跨为15个梁段+中跨合拢段，边跨为16个梁段。
现场条件，距离桥梁南侧50m左右有轻轨二号线隧道与桥梁并排穿越运河。主桥边跨处场地为原老厂房房基，老厂房地坪下方有约4m厚杂填土，该土层物理性能指标不稳定。
2桥梁施工难点分析
2.1现浇支架反力值确定
主桥跨径组合为70m+120m+70m，施工方法为单边挂篮单边支架施工工艺，根据设计意图边跨始终比中跨多浇筑2～4个节块以平衡挂篮重量。根据工况分析，当边跨完成梁段数比中跨多完成4个梁段时，随着浇筑节块增加，边跨现浇节段支架所受的支点反力也越来越大。根据边跨支架支点反力值分析，当完成边跨15#梁段（中跨11#梁段）时，如图2-1，边跨11#、12#梁段接缝处的支架反力值达到677吨，达到边跨支点反力峰值，远远大于单个现浇节块的自重。因此，对边跨现浇支架结构设计，主要应考虑预应力张拉后半成桥状态下整个梁体作用下的承载力，而不是仅要满足单个节块浇筑状态下的承载力要求。
2..2 0#块临时固结
施工图中设计方提出的拟定方案中，0#块不布置临时固结措施，在梁段浇筑和张拉等施工过程中，主桥支座直接受力。然而施工方考虑，施工状态下支座处受力复杂，支座受力不均匀在施工期间的反复作用下容易对支座产生变形，对其使用寿命不利。因此，施工方从施工安全和稳定性考虑，需要增加临时固结墩。根据工况分析，临时固结墩支撑力会很大，可能会对固结处0#块箱梁底板混凝土造成损伤。因此，为减少梁段施工对支座处影响，需增加边跨支架的刚度。而边跨支架刚度越大，支架支点反力则会越大，对箱梁底模系统、支架结构和支架地基等要求更高，将大大增加支架的费用。
2.3边跨变宽截面箱梁
图2-1 桥梁纵断面图
另外边跨P8墩～P9墩箱梁为变宽截面箱梁，箱梁底板宽度不变，箱梁翼缘板宽度由3.5m逐渐增大至12m，悬臂端长度过大。这就对翼缘板模板和支架性能提出了更高要求：需考虑大悬臂的支架搭设地基不均匀沉降问题；不均匀沉降造成翼缘板混凝土沉降裂缝问题。因此，在设计边跨现浇段支架系统时，要求减少支架和地基的不均匀沉降，将悬臂端支架统一搭设在底板支架横梁上，使得悬臂端翼缘板支架和底板支架都处在同一个类支撑系统下，减少不均匀沉降。
2.4老厂房地基
边跨现浇支架地基位于老厂房地基中，该地基面层下采用4m厚的杂填土回填而成，物理性能指标不稳定。需要对该土层进行全部换填或者采用桩基基础形式。
2.5 承台与线路中线斜交
P7承台中心与主线道路中心线斜交，0号块支架布置难度较高，K7跨和K9跨的受力分析及计算模型在0号块-2号块支架布置形式上有所不同。
由下图2-2可以看出P7墩承台与主桥斜交，导致K7跨边跨1#节段与2#节段下的钻孔灌注桩的桩位（与钢支撑水平距离为3.5m）布置与K9跨的桩位（与钢支撑水平距离为3.0m）布置有所不同。由于桩位布置不同，导致在桥梁受力分析至1#节段与2#节段下支撑的反力值不同，此处受力不同导致后续支撑点反力均不同。
图2-2 P7、P8承台与主线相对位置示意图
3支架结构的选择
3.1 0#块临时固结墩选择
由于边跨始终比中跨多浇筑2～4个梁段，施工过程中边跨侧梁体重量比中跨侧的重，所以中跨侧临时固结墩在梁段施工到某一步骤时会出现受拉状态，选用Φ609*16mm钢管。边跨侧临时固结始终处于受压状态，采用Φ800*16mm钢管内满注混凝土。如下图3-1所示：
图3-1 对称浇筑与不对称浇筑临时固结受力情况示意图
3.2边跨支架结构选择
根据以上章节的分析，对边跨现浇节段的支架承载力要求高。因为在现有的满堂支架材料中，即使单根承载力可达8t的Φ60*3.2mm承插型盘扣式支架，也达不到所需承载力的要求，所以按原设计图中拟定的采用移动式满堂支架方案已不能满足要求。因此边跨现浇节段支架体系确定为受力方式更明确的少支点型钢支架支撑体系。支撑方式为纵向在每个梁段的接缝处布置刚性支撑点，横向在箱梁腹板下方各布置一个刚性支撑点。刚性支撑材料选用Φ609*16mm钢支撑或Φ1000mm钢筋混凝土立柱形式进行支撑。
3.3地基处理
原地基表层4m厚杂填土承载能力不明确，若全部换填处理，则工程量巨大。在地基承载力计算中考虑到45度扩散角会有受力交叉问题的存在，因此地基处理最终选取施工安全性更高和受力方式更明确的桩基础形式。桩基选用Φ1000mm钻孔灌注桩或Φ600mm预制管桩。
4支架结构形式经济比选
表4-1 支架及基础组合形式
工况支架形式基础形式
1工字钢+Φ1000mm钢筋混凝土柱Φ1000mm钻孔灌注桩
2工字钢+Φ609mm钢支撑Φ1000mm钻孔灌注桩
3工字钢+Φ609mm钢支撑Φ600mm预制管桩
由于石湖东路跨运河桥主桥连续梁采用单边挂篮单边支架的施工方法，施工工艺复杂，对支架的稳定、强度和刚度等控制要求严格，支架基础传递的荷载必须在地基的容许承载力范围内，同时，地基的变形能得到控制。针对以上情况，按照设计院提供的各施工阶段梁段支架受力图，对边跨支架基础进行方案比较，主要采取以下3种形式组合，如表4-1。
初定方案示意图如下所示：
边跨 中跨
注：为体现整体支架的布置形式，在图4-1、4-2、4-3中将全部支架都画在图中，在实际施工中仅保留最后的4个节段有支撑，前面节段的刚性支撑随施工的进展逐一拆除。
根据以上施工布置图，对三种施工方式作出综合比较具体如表4-2。
5支架地基处理方式的确定
通过以上几点分析，综合考虑施工中支架受力、地基承载力、对周边环境影响程度、施工进度和经济性等多方面要求，支架布置最终采用钢筋混凝土立柱+钻孔灌注桩基础的处理形式。布置图如下所示：
6结论
经设计、监理、施工和业主等多方的多次讨论，以及召开多次专项方案专家论证会议，才最终确定该边跨现浇节段支架体系采用钢筋混凝土立柱+钻孔灌注桩基础形式。该支架体系中钢筋混凝土立柱满足边跨支架受力要求，解决了支架受力过大的问题；钻孔灌注桩基础承载力明确，解决了4m厚杂填土物理特性不稳定的问题，并且相对于整板基础更易于受力分析。
参考文献
[1]《公路桥涵设计通用规范》单位中交公路规划设计院有限公司-人民交通出版社股份有限公司-2015；
[2]大跨度桥梁结构计算理论-李传习-人民交通出版社-2002；
[3]《施工临时支撑结构专项技术方案》/刘跃东主编。沈阳-辽宁科学技术出版社，2013.9；
[4]《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术技术规程》，JGJ231-2010。
论文作者:黄保霖
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/11
标签：支架论文; 地基论文; 受力论文; 挂篮论文; 承载力论文; 桥梁论文; 形式论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;