浅谈桥梁工程中的穿杠法施工盖梁

陈淼华

（上海西部市政工程有限公司，上海201700）

1 概述

在桥梁施工过程中，穿杠法施工以其设计构思新颖、结构合理、操作简单、适用范围广(受桥下环境影响小)、经济效益明显(节省支撑材料)、施工安全等优点而在桥梁施工中越来越多地得到广泛应用。它的作用原理是把盖梁(或箱梁等)及施工荷载的重量传给纵梁(可用方木、贝雷支架、工字钢、槽钢、军用梁、万能杆件等组拼)，再由纵梁传给横梁(可用贝雷支架、工字钢、槽钢、军用梁、万能杆件等组拼)，再由横梁传递给横穿于墩柱中的实心圆钢(或其它钢构件)，再由实心圆钢(或其它钢构件)将荷载传递给墩柱，最终由墩柱承受所有作用力。

2 施工工艺及其流程

2.1 施工工艺

为了更直观地介绍桥梁盖梁施工中穿杠法的具体施工方法，本文将以城市高架桥盖梁施工为例，详细介绍穿杠法的施工工艺及流程。

假设盖梁结构大样如图1所示

穿杠法施工盖梁是靠穿在墩柱预留孔内的实心圆钢作为盖梁模型、盖梁混凝土实体等的主要承载构件。浇筑墩柱时在每个墩柱计算高度的纵桥向预留钢管(或硬塑料管装沙)作为预留孔洞，墩柱施工完毕后，在预留孔内穿实心圆钢，外套支承铁块并用螺丝帽扣紧。支承铁上横桥向在墩柱两侧各设工字钢一根作为承重梁，工字钢上布设方木作为分配梁，以支承模型体系。

施工结构系统如图2所示。

2.2 施工工艺流程

穿杠法施工盖梁工艺流程大致总结如下：

施工准备→抄平定点预留孔洞→穿实心圆钢→套支承铁→扣紧螺栓→安装工字钢、方木支撑构件→安装模板→调整标高→浇筑混凝土→混凝土等强→拆除侧模→拆除底模支撑系统卸载→拆除工字钢、圆钢等→封堵预留孔。

3 设计过程

3.1 设计荷载

根据《公路桥涵设计规范-2000》，查得钢筋混凝土容重γ=26 kN/m3,则高架桥每个桥墩盖梁荷载计算过程如下：

盖梁面荷载：

模板面荷载：q2=2.5（kPa）

其它面荷载：q3=1.0（kPa）

故总的面荷载：q面=q1+q2+q3=24.94+2.5+1.0=28.44（kPa）

3.2 方木分配梁设计

盖梁底用方木作为分配梁承受模板的面荷载，设计取20 cm×15 cm方木，间距为0.5 m，布置方式为短边水平，长边竖直。则每根方木承受面荷载转化为匀布线荷载为：

其力学模型简化为两边铰支的简支梁，如图3所示，则：

跨中最大弯矩：

截面抵抗矩：

截面抗弯承载能力：

3.3 工字钢设计

方木分配梁底采用两根I45a承重，则每根工字钢承受荷载换算为匀布线荷载为：

其力学模型简化为三跨双悬臂连续梁，如图4所示。

工字钢弯曲应力分布如图5所示。

支点弯矩：

跨中弯矩：

抗弯承载能力：

工字钢挠度采用叠加法进行计算，具体过程如图6～8所示。

所以，C点总的挠度为

由于计算时未考虑盖梁两端截面变小的荷载，实际弯矩和变形都小于计算值，计算偏于保守，故I45a工字钢能满足施工要求。

3.4 实心圆钢设计

实心圆钢及支承铁结构大样如图9所示。支承铁与墩柱紧密贴合，荷载通过支承铁传递至实心圆钢，实心圆钢在这种情况下可忽略弯曲视为纯剪切受力。实心圆钢采用φ60 mm的圆钢。%

作用于每块支承铁上的荷载：

实心圆钢横截面面积：

实心圆钢剪应力：

实心圆钢宜选用16 Mn钢加工，若采用3号钢宜选用优质材料。

4 施工过程及施工要点

4.1 孔道预留

墩柱浇筑时将直径为70 mm钢管（或硬塑料管装沙）封口后，沿顺桥向预先埋入混凝土。其预埋位置应根据盖梁支承系统结构高度确定，即：

预埋管中心位置=墩柱设计标高－盖梁底模高度－分布方木高度－要楔高度－工字钢高度－支承铁中心至其顶面高度。

在确定预埋管位置时应至少考虑8～10 cm木楔高度，要楔下垫于方木（两片木楔对接对顶调整标高），在盖梁混凝土达到强度拆除模型时打开木楔方木下落，以此作为卸脱模的空间。埋入混凝土中的钢管常会因倾倒混凝土或振捣混凝土而浮起或倾斜改变位置，因此在预埋时除将管口用泡沫等物堵塞，胶带裹封外，还应该用铁丝将预埋管端部与墩柱钢筋绑扎牢固，同时应注意将预埋管置于两根主筋之间用垫块将其挤紧。当混凝土浇筑至预埋管位置时，应减少倾倒冲击力，避免振捣棒碰撞预埋管，确保其位置准确。

4.2 紧扣螺栓

实心圆钢露出墩柱部分套好支承铁后应紧扣螺丝帽，使支承铁与墩柱紧密贴合，以免支撑铁窜动碰撞墩柱伤及混凝土外观；其次是支承铁与墩柱贴合越紧密对实心圆钢受力越有利，即在没有空隙的情况下，实心钢所承受弯曲应力接近于零。支承铁与墩柱相贴面宜加工成弧形，弧形接触面不仅不易损伤墩柱而且圆钢螺丝帽套紧后，在其承受偏压的同时可产生摩擦力以抵抗弯曲，有利于结构的受力。

4.3 对拉工字钢

工字钢纵梁搁置在两块支承铁上时，若不对拉固定，不仅施工安全没有保障，而且形不成整体受力结构。因此，对于两片工字钢纵梁，必须用钢拉杆对拉固定在墩柱上。拉杆的布置间距如图2所示，墩柱间设3根，悬臂段设2根。墩柱与纵梁间加衬垫，以保护相接柱面。拉杆选用φ16A3圆钢。

4.4 预留孔封堵

盖梁施工完成后，拆除底模、工字钢、圆钢等后，对预留孔道封堵，封堵孔工作宜成批逐段进行，不宜逐个进行。直径60～70 mm预留孔对墩柱的受力几乎没有影响，但从确保墩柱钢筋使用寿命（若钢管与墩柱钢筋比较接近则钢筋易受腐蚀），保证结构外观质量而言，预留孔的封堵工作也相当重要。采用人工压入塑性水泥浆封堵孔，要求水泥浆必须经过试验配制，保证其终凝后的颜色必须与墩柱颜色一致。水泥浆中宜加入适量减水剂和膨胀剂。

5 对穿杠法施工盖梁的几点体会

（1）在高墩上使用穿杠法施工，具有明显的节约材料和提高施工效率。施工材料的减少，相应的搭、拆、运等费用也减少，无疑也节约了成本。

（2）施工文明。墩顶穿杠法托架用钢量比落地支架少，堆料占地面积也少，桥墩处不见落地支架，工地上宽敞，进一步显示了文明施工的场面。

（3）用墩身代替落地支架承受全部荷载，刚度大、强度高、稳定性好、施工时安全可靠。

（4）桥墩上方的预留孔洞，完工后再堵洞时，表面色泽较难一致，多少会留下堵洞痕迹，影响外观。故在施工后，一定要对封堵水泥浆多做几次调试，以保证其终凝后的颜色必须与墩柱颜色一致。

（5）在设计横梁工字钢时，取结构力学模型为三跨双悬臂连续梁比简支梁设计出来更切合实际，对节约材料至关重要。