蝶形可调式支架系统在盖梁施工中的应用

姚 笛，张 静

（中交二航局第二工程有限公司重庆400042）

蝶形可调式支架系统在盖梁施工中的应用

姚 笛，张 静

（中交二航局第二工程有限公司重庆400042）

结合斯里兰卡科伦坡外环高速公路工程高架桥下部结构盖梁施工，从支架设计、安装使用等方面总结出一套安全可靠、安拆方便的盖梁支架系统，对以后同类型桥梁施工工艺可起到借鉴作用。

盖梁；蝶形；可调式；支架；施工

1 工程概况

斯里兰卡科伦坡外环高速公路工程高架桥全长3255m，跨径组成为93x35m。高架桥位于沼泽地带，基础采用群桩承台基础，下部结构设计为板式墩，上部结构为预制I梁形式，先简支后连续。高架桥共计92个桥墩，墩身高度普遍在3.8m～6.3m，盖梁高度为2.5m，宽度2m，悬挑4.2m，悬挑梁与墩身夹角为110°～115°，墩顶横坡为±2.5%～±6%。

桥墩及盖梁为实心墩，盖梁为钢筋混凝土结构，无横向预应力，盖梁采用支架现浇方式施工。但高架桥位于沼泽地带，地基承载力极差，地下水位较高，采用满堂支架施工对软地基处理的过程非常复杂，为提高施工效率、降低软基处理的成本，迫切要求寻找一种新型支架以代替传统支架形式，确保盖梁施工质量、安全和施工进度(如图1)。

图1 高架桥下部结构图

2 蝶形可调式支架设计

2.1 现场条件

高架桥下部结构承台及墩身部分施工完成后，基坑回填无法借助碾压设备进行压实处理，地基无法提供足够的承载力，但承台长度为16m，墩身宽度为13.7m，墩身外侧尚有1.15m富裕宽度。根据设计特点，可借用承台外露部分作为支架基础。

2.2 设计理念

由于承台外露部分仅1.15m，而盖梁悬挑部分长4.2m，支架不能竖直布置，因此支架仅能按倒三角进行布置，受力原理如龙门吊刚性腿设计，设计成蝶形可调式支架，以适应墩身高度及盖梁夹角变化，满足盖梁施工需要。如图2所示。

图2 蝶形支架的演变

2.3 蝶形可调式支架系统设计

蝶形可调式支架系统主要由三角主桁、次梁、横联、锚梁、对拉杆及伸缩腿六部分组成。单侧支架三片主桁由次梁和联系梁连为整体，主桁主立柱与伸缩腿用销子连接。左右两侧支架用对拉杆连接。盖梁悬挑部分荷载及模板等施工荷载通过次梁上顶撑螺杆传递至次梁，再由次梁传递至三角主桁，主桁主立柱将上部荷载传递至伸缩腿，最后由伸缩腿将竖向荷载传递至承台基础。由于支架上荷载为偏心荷载，三角桁架在受力状态下将绕支点转动，因此设置对拉杆平衡水平力(如图3)。

图3 蝶形可调式支架系统构造图

2.4 构件详细设计

2.4.1 次梁设计

次梁上安装的顶撑螺杆将盖梁荷载传递给次梁，选用[16槽钢制作次梁，盖梁悬挑部分与墩身夹角大部分为110°，因此，主桁上弦杆与主立柱夹角设计为110°，但尚有部分盖梁悬挑部分与墩身夹角在110°～115°之间变化，为使该支架满足整个高架桥盖梁施工需要，故在次梁上设计可调式顶撑螺杆，以调整盖梁底模与主桁上弦杆的夹角，补偿5°调整夹角(如图4)。

图4 补偿角调整示意图

2.4.2 主桁设计

支架模型通过M IDAS软件进行计算可知，选用[20槽钢焊接制作主桁构件，完全满足设计受力的要求。

2.4.3 桁架主立柱及伸缩腿设计

桁架主立柱及伸缩腿为该支架传递竖向荷载的主要受力构件，为满足高架桥92个桥墩不同高度的需要，立柱设计为可伸缩形式，设计原理采用汽车吊起重臂。统计高架桥桥墩高度，其各个桥墩高差均为10cm的倍数，因此在伸缩腿上钻制等间距的销孔，根据不同的桥墩高度选择不同的孔位，用销子将桁架主立柱与伸缩腿进行固定连接。根据型钢截面尺寸，选用2根[20槽钢材料将其组合焊接成箱型截面作为桁架主立柱，同样选用2根[16槽钢材料组合焊接成箱型截面作为伸缩腿，组焊完成后的伸缩腿外形尺寸刚好可以置于桁架主立柱内（如图5）。

图5 型钢截面图

由于立柱轴力较大，而槽钢腹板板厚普遍较薄，为防止销孔处因局部应力较大造成变形损坏，在桁架主立柱外侧和伸缩腿内侧加焊加强板，以增大与销子的接触面积，降低局部受压应力。同时连接销子主要受剪切力作用，且该部件为整个支架系统的关键，因此连接销子选用40Cr材质，直径Φ=50mm的抗剪销。

高架桥各个桥墩高差均为10cm的倍数，理论上讲伸缩腿销孔间距按10cm布置即能满足支架高度调整的需要，但由于采用直径Φ=50mm的连接销子，销孔直径为52mm，因此销孔间净孔边距仅48mm，考虑销孔周围局部应力水平较高，容易造成孔边距剪切破坏，同时，栓孔太密，对构件截面削弱太多，将大大降低构件刚度。对此，在设计栓孔位置时采用了孔距差值法这一巧妙的作法。具体作法为伸缩腿销孔间距采用20cm，桁架主立柱上的销孔间距采用30cm，每次只安装一颗连接销，若高差调节量为10cm奇数倍，可在桁架主立柱上两销孔间调换连接销位置，若高差调节量为10cm偶数倍，则直接换用伸缩腿上的销孔即可(如图6)。

图6 高差奇偶数倍销孔调换图

2.4.4 锚固系统设计

锚固系统由对拉杆和锚梁两部分组成。对拉杆是支架必不可少的构件，用以平衡支架在承受盖梁荷载时的转动矩，对支架挠度控制起关键作用，要求在受力状态下不得有较大伸长量，因此采用直径Φ25mm精轧螺纹钢非常合适。

3 支架系统制作关键

支架系统加工制作的关键在于桁架主立柱及伸缩腿制作，由于采用两根槽钢组焊成箱型断面，同时需在型钢腹板位置焊接加强板，该组焊工作极易造成焊接变形，影响构件受力效果。因此，箱型支腿组焊必须在工装台上进行焊接，采用适当的焊接工艺，减少构件变形。焊接完成后检查构件变形量，对变形位置进行调直处理。为保证销孔同心率，桁架主立柱及伸缩腿上的销孔必须在组焊工作完成后进行，销孔采用镗床钻制而成。

4 蝶形可调式支架使用

4.1 支架系统使用

根据墩身高度，选择适当的销孔位置，将伸缩腿与桁架主立柱连接成整体。用吊车先安装一侧支架，并用手拉葫芦先将支架临时固定在墩身预留钢筋上，待另一侧支架安装完成后，立即安装对拉杆，靠对拉杆平衡支架转动矩。安装盖梁底模，底模放置在次梁顶撑螺杆上，调节底模高度及角度。盖梁混凝土强度到达设计要求后，拧松顶撑螺杆，使盖梁底模与混凝土分离，再按安装的逆序整体拆除支架系统。

4.2 支架系统检查要点

支架安装完成后，对主要受力点进行检查，以保证支架使用安全。

（1）支架伸缩腿底部与承台顶面间不得有杂物，接触密实，若出现空隙，必须用薄钢板加以塞垫，以保证支腿受力均匀。

（2）伸缩腿主要受竖向荷载，与桁架主立柱连接方式为铰接，不能承受弯矩，因此，安装时必须保证伸缩腿垂直度。同时，桁架将以连接销作为转点，因此要求桁架主立柱与墩身支架塞垫密实。

（3）对拉杆接长采用精轧螺纹钢连接器，为保证连接有效，两个根精轧螺纹钢与连接器连接长度应各占1/2连接器长度。

（4）支架高度调整原则为10cm以上高差调整采用伸缩腿调节，10cm以内高差调整采用顶撑螺杆调节。顶撑螺杆支撑于盖梁底模背带上，要求逐个检查顶撑螺杆是否顶紧。

（5）连接销和对拉杆为整个支架系统的关键，使用前必须对其进行仔细检查，绝对不能用电焊焊接，一旦发现需立即更换。

5 结语

蝶形可调式支架系统在斯里兰卡科伦坡外环高速工程施工中得以成功应用，大大简化了软基区域支架基础和支架搭设过程，使用方便，结构安全可靠，有效保证了高架桥盖梁施工的质量和施工进度，取得良好的经济效益，为以后同类型桥梁施工积累了经验，以供借鉴。

责任编辑：李 红

App lication of Butterfly Shaped Ad justable Stent System in Capping Beam Construction

With ground on the capping beam construction experienceof GreaterColombo Urban TransportDevelopmentProject(OCH),this paperanalyzes the capping beam constructionmethod,summarizes a setof capping beam stent systems,safe,reliable and convenient to install and dismantle, from stentsdesign,installation,application and other aspects to offer some references for futurebridge construction.

s:capping beam,butterfly shaped,adjustable,stents,constructio

TU744

A

1671-9107（2012）05-0021-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.05.021

2012-03-07

姚笛（1983-），男，重庆人，本科，工程师，研究方向为施工新工艺开发与研究。

张静（1976-），男，重庆人，本科，工程师，研究方向为热带雨林沼泽地区施工安全。