摘要：菏泽市新万福河大桥主桥结构形式为下承式钢管混凝土系杆拱，采用纵横梁体系，一跨跨越新万福河。主桥纵横梁采用φ630×10mm钢管桩+钢管立柱+卸落砂箱+40工字钢+贝雷片桁梁结构的组合支架体系进行现浇施工，组合支架体系施工前先进行3组钢管桩承载力检测试验，以确定钢管桩的入土深度；支架搭设完成后在底模相应位置布置沉降观测点，布设完成后利用砂袋进行预压以达到消除支架弹性、非弹性变形和地基不均匀沉降的目的。该组合支架体系简便轻巧、安全可靠，不仅可以有效克服风阻力和雨季水位上升的影响，同时支架搭设速度快，能为纵横梁施工节省大量时间。
关键词：钢管桩贝雷梁组合支架；纵横梁体系；系杆拱
1 引言
近年来，随着我国对桥梁等基础建设工程的大力推进，全国各地涌现出大量高水平、高质量的大桥[1]~[5]。湘桂铁路某两座大桥均跨越洛清江支流，大部分桥墩位于河道中，为保证安全度汛，同时解决河道地基软弱、地形起伏大的问题，利用钢管桩作支架+柱下条形混凝土承台作基础+柱上架设贝雷梁作支架的方法进行箱梁现浇，有效解决了上述问题[6]；济宁市洸府河大桥主桥采用汽车吊悬臂拼装架设主梁，并通过有限元法论证了该方法最不利工况下主梁局部受力，结果可行，同时采取吊车副挂钩上吊链，横梁与边箱一侧利用高强螺栓连接、一侧利用冲钉连接的方法有效控制了扭转力[7]；徐州北三环丁万河大桥采用钢箱梁双向滑移施工技术成功解决了项目工期紧迫、作业面狭窄、上下同步施工等不利施工条件[8]。
项目部考虑了本桥结构受力、现场环境及各施工方案优缺点（见表1）后，对钢管桩贝雷梁支架现浇法、悬臂浇筑法和移动模架法三种方案的可行性进行了论证分析，决定采用搭设钢管桩贝雷梁支架进行纵横梁现浇施工。
表1 施工方案对比表
2 工程概况
新万福河大桥主桥为全线控制性工程，结构形式为Lj=103.6m下承式钢管混凝土系杆拱，肋的理论计算跨径为100m，计算矢高20m，矢跨比1/5，理论拱轴线方程为悬链线方程，拱轴系数m=1.167。桥面结构采用纵横梁体系，一跨跨越新万福河。主桥共设3根钢管混凝土拱肋，其中中肋高260cm，宽120cm，钢管壁厚为18mm；边肋高240cm，宽100cm，钢管壁厚为16mm，混凝土等级为C50。每榀拱肋设18根GJ15-19（31）预制吊杆，吊杆间距为5.0m。加劲纵梁采用C50预应力混凝土结构，加劲中纵梁高220cm，宽160cm，加劲边纵梁高220cm，宽140cm。全桥共设20道预应力混凝土横梁，其中有2道端横梁、18道中横梁(吊杆处横梁)。端横梁为单箱双室截面（带牛腿），中横梁为异形实心截面（带牛腿），牛腿上放置简支T型梁。端横梁宽370cm，中横梁翼缘宽60cm。桥面为C40简支T型梁，桥面连续，梁高 50cm，预制边梁宽 100cm，中梁宽 85cm，混凝土等级为C40。
3 纵横梁现浇方案设计
新万福河大桥主桥纵横梁采用“插打钢管桩+钢管立柱+卸落砂箱+40工字钢+贝雷片桁梁结构”的组合支架体系（如图1）进行现浇施工。支架搭设完成后进行预压以达到检验地基承载力、消除地基不均匀沉降、消除支架弹性或非弹性变形的目的。
图1 组合支架体系
3.1荷载计算
组合支架体系承受的荷载主要有：纵梁、横梁、拱肋、吊杆、施工人员设备、振捣混凝土等，具体取值如下：
（1）钢筋混凝土自重取26kN/m3；
（2）施工人员设备取2.5kN/m3；
（3）振捣混凝土荷载取2.0kN/m3；
（4）荷载组合：恒载分项系数取1.2，活载分项系数取1.4。
根据工程概况可知中纵梁截面尺寸最大，计算只取中纵梁进行验算。验算时对模板、方木、I18工字钢分配梁、贝雷梁、双拼I40工字钢、直径630mm钢管立柱逐步计算，得出其强度、刚度、剪力最大值均小于最大允许值，过程验算满足要求。
经计算，钢管桩单根承载力必须大于1170kN。
3.2钢管桩承载力试验
实际施工中，每根钢管桩承载力取1200kN，为确保钢管桩承载力达标，在正式施打前，利用千斤顶反推原理先进行3组试桩试验（如图4），当连续48h累计沉降量不大于5mm时合格，实际入土深度根据试验入土深度结合现场实际情况做适当调整。
图2 钢管桩布置图
3.3贝雷架拼装
3.3.1钢管桩布置
根据钢管桩承载力试验及现场情况确定的打入深度进行钢管桩插打，钢管桩按纵向设置13排（间距为0.9+11*8+0.9m），横向设置12排（间距为2+2+4.325+4.325+2+2+2+4.325+4.325+2+2m）临时墩的方式布置（如图2）。每根临时墩均采用直径630mm壁厚10mm的钢管，使用振动锤直接插打，立柱钢管之间采用[14槽钢连接，上下对应设置两排。为保证钢管立柱的稳定，钢管立柱底部焊接4块30cm×30cm×2cm钢板进行加劲处理各立柱钢管间采用[14槽钢作横、纵向支撑结构（水平杆和剪刀撑）。
3.3.2砂箱
钢管立柱顶部安放卸落砂箱,卸落砂箱总高570mm，采用外径φ630mm、厚10mm的螺旋钢管制作外套管，采用长×宽×厚=750×750×20mm钢板焊接封底，左右两侧对称开口便于漏砂，装砂高150mm；砂箱内制作φ500mm、高400mm的C35混凝土垫高块作为内套。
3.3.3横梁
钢管柱上采用双拼I40工字钢作为横桥向支承横梁，横梁安装在卸落砂箱上，横梁安装牢固、接缝严密。相邻两根横梁的水平高差不大于1mm，同层标高偏差不大于5mm。
3.3.4贝雷梁
贝雷梁安装在双拼I40工字钢横梁上，支架梁部采用贝雷架，纵梁下顺桥向跨度组成为（8.9*1+9*8+8.9*1）=89.8m，横桥向采用450mm间距的贝雷架10组；900mm间距的贝雷架10组，布置形式详见支架立面图。每个梢接接头的位置均安装一个支撑架，贝雷梁桁架与横梁之间采用U型卡连接，以增强桁架与临时墩的整体稳定性。贝雷梁就位后，立即安装贝雷梁之间的横向支撑，然后焊接限位角钢将贝雷梁固定在横梁上。
纵梁两端采用36H型钢作为支架纵梁，一端落在盖梁上，一端落在钢管支墩卸落砂箱上，要求H型钢两端用槽钢焊接连成一个整体，以确保支架的整体稳定性。
3.3.5分配梁
贝雷梁上部采用I18工字钢作为分配梁，纵梁下顺桥向间距500mm布置，横梁下3根布置。工字钢上放置顺桥上100mm×100mm方木，横梁下间距300mm,纵梁下间距200mm，方木上放置20mm竹胶板作为模板。
3.4支架预压
3.4.1预压目的
（1）测试支架的弹性、非弹性变形值，根据测得的数据推算支架预拱度，为立模标高提供依据。
（2）检验结构的强度、刚度和稳定性，消除基础不均匀沉降及搭设支架产生的弹性、非弹性变形。
（3）为控制纵横梁支架标高提供依据。
3.4.2荷载加载
根据《公路桥涵施工技术规范》[9]规定在浇注系梁混凝土前，必须对支架进行预压，预压重量为上部结构（包括纵横梁、拱肋、风撑、吊杆及拱肋内混凝土）自重的120%，本方案采用砂袋进行预压。
3.4.3预压施工顺序和方法
（1）支架预压重为上部结构自重的120％；
（2）预压材料：采用砂袋进行预压，25t吊车吊装砂袋、测量工具；
（3）预压顺序：预压采用分批次预压，从左到右依次整垮预压；
（4）分级预压：分级加载方式为0→60%→100%→120%，卸载采用分级卸荷为120%→100%→60%→0。
3.4.4沉降观测
预压前，将观测点按照每排钢管柱断面布置3个的形式依次布置于纵梁底模板横截面中心位置，并做好沉降观测。按以下静置时间：0→60%（4小时）→100%（8小时）→120%（24小时）→100%（8小时）→60%（4小时）→0测量沉降，根据每次沉降记录绘制沉降曲线、进行沉降值计算，并确定支架体系的实际挠度值。
4 结语
新万福河大桥主桥跨度大，施工中干扰因素多，项目部采用钢管桩贝雷梁组合支架体系进行纵横梁现浇施工。从技术角度看，该组合支架体系不仅可以有效解决汛期涨水、工期紧等不利条件的影响，还能为后续吊装系杆拱提供施工平台；从经济角度看，该组合支架体系简单轻便、安拆方便，施工完成后还能将部分钢管桩回收再利用。
新万福大桥主桥的建设充分考虑了跨河施工的特点、难点，将桥梁的适用性与艺术性相结合，达到了使用价值和美学价值并重的目的，同时在施工过程中，将通过对各环节的不断总结与优化，为类似跨河桥施工积累大量经验。
参考文献
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[8]王汉章，夏钦，易彤等.徐州北三环丁万河大桥主线钢箱梁双向滑移施工技术[J].施工技术，2018（5）：34-39.
[9]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50－2011）[M].
作者简介
万德文，男，中国葛洲坝集团建设工程有限公司，工程师，云南省昆明市。
论文作者:万德文,龚章龙,王剑
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：钢管论文; 支架论文; 预压论文; 横梁论文; 组合论文; 混凝土论文; 万福论文; 《基层建设》2019年第17期论文;