48m简支箱梁现浇组合支架设计与施工技术

梁兵 LIANG Bing

（中铁二局集团有限公司六公司，成都 610200）

（China Railway ERJU Group 6th Co.，Ltd.，Chengdu 610200，China）

48m简支箱梁现浇组合支架设计与施工技术

梁兵 LIANG Bing

（中铁二局集团有限公司六公司，成都 610200）

（China Railway ERJU Group 6th Co.，Ltd.，Chengdu 610200，China）

成蒲铁路成都西特大桥569#-577#墩跨金马河，梁部结构为8孔48m简支箱梁，墩高11m-17m。为确保8孔48m简支箱梁在枯水季节施工完成，经过分析、论证采用扩大基础+螺旋钢管+贝雷桁架组成的支架施工方案。经过实践证明，可为类似工程提供参考经验。

48m简支箱梁；扩大基础；螺旋钢管；卸落砂筒；贝雷桁架

1 工程概况

成蒲铁路成都西特大桥569#-577#墩为8孔48m简支箱梁，位于四川省成都市温江区金马河，金马河的河床平均宽度为：300-400米之间，平均比降5001‰，本河段比降为：3.7‰，Q1=4190m3/s、H1=512.67m，两岸地势开阔平坦，距桥址上游100米处有新建的三级闸坝一座。河床地质主要为卵石土（Q4al+pl）、漂石土（Q4al+pl）。

569#-577#墩墩身高度分别为 13m、13.5m、14.5m、15.5m、16.0m、17.0m、15.5m、14.5m、11.0m，569# 墩、577#墩采用高低禾型墩，570#～576#墩均采用禾型墩。

梁体为单箱单室、等高度、等截面斜腹板箱梁，梁体全长47.9m，梁体外侧梁高为：3.882m，梁中心线处梁高为3.8m，线路中线处梁高为3.844m。箱梁顶板宽度11.4m，底板宽度：5.8m。顶板厚34cm，各梁端顶板厚由34cm渐变至60cm；全桥底板厚30cm，各梁端处底板厚由30cm渐变至80cm；腹板平均厚51.35cm，各梁端处腹板厚由平均51.35cm渐变至77.27cm。梁体在支座处设横隔板，全联共设2道横隔板，横隔板中部设有孔洞，以利于检查人员通过。

2 方案选择

成蒲铁路成都西特大桥569#-577#墩8孔48m简支箱梁。在国内跨越河流的48m简支箱梁常采用移动模架施工，但移动模架施工的施工进度较慢，且移动模架的加工周期长。为确保施工工期、且施工期间为枯水季节，经过对施工条件的勘察、分析、讨论，确定采用扩大基础+螺旋钢管+贝雷桁架组成的支架施工方案。

3 支架设计

支架采用单层贝雷桁架跨孔的方式，其跨距为（13.5+1.50+10.5+1.5+13.6）m，支架的基础采用扩大基础，立柱采用螺旋焊接钢管，顶横梁采用2I45a工字钢。方案总图如图1所示。

图1 支架方案总图

3.1 支架基础设计 金马河大桥要求在枯水季节进行施工，并对河道进行临时汇水改移，基础无大的水流冲刷，且地质资料显示：人工填筑土（Q4ml），主要为沿河岸两侧的填土，厚6m左右；卵石土（Q4al+pl）：分布于河流两岸，厚2～15m；漂石土（Q4al+pl）：主要分布于现代河床。因此支架基础采用C30钢筋混凝土条形扩大基础上，基础宽度为2.8m，厚度为2m，长度11.4m，基础底面设置一层Φ20mm钢筋网片，网片钢筋横向间距15cm，纵向间距15cm，钢筋网片保护层厚度控制在5cm左右。基础顶面预埋65×65cm，厚度为2cm的钢板，钢板下采用锚固钢筋进行锚固，预埋钢板间距为（2.0+2.5+2.5+2.0）m。

3.2 立柱及纵横梁设计 支架立柱采用外径φ47.8cm，壁厚1cm的螺旋钢管。螺旋钢管立柱纵向设置6排，其跨距为（13.5+1.50+10.5+1.5+13.6）m，横桥向设置 5道钢管立柱其跨距为（2.0+2.5+2.5+2.0）m。钢管顶部设置卸落砂筒，以调节支架高度满足施工要求。卸落砂筒顶部在横桥向设置双肢I45a工字钢，工字钢顶部沿纵桥向设置单层组合形式贝雷梁，横桥向共布设5组，其翼板处跨距为（90+75）cm，腹板处跨距为（45+45）cm，底板处跨距为（90+90）cm。贝雷梁顶设横向I14工字钢作为横向分配梁,间距为80cm；最后在I14工字钢分配梁上铺设10#枋木作为纵向分配梁，仿木位于腹板区域间距为20cm，其它区域为30cm，直接在枋木上铺设20mm厚的竹胶板作为底模板，侧模采用桁架式定制钢模板，内模采用木模板拼装而成。

4 支架结构计算

4.1 荷载取值及荷载分布 整个现浇支架的检算标准荷载如下：

①模板及支架自重：模板和支架的自重按照梁体混凝土的3%计算；

②新浇砼自重：C55钢筋混凝土q2=26 KN/m3；

③倾倒混凝土产生的荷载：q3=3 KN/m2；

④捣混凝土产生的荷载：q4=2 KN/m2；

⑤施工人员、施工料具运输、堆放荷载：q5=2.5 KN/m2。

根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》，采用承载力能力极限状态法对支架结构受力检算，所有荷载应乘以荷载分项系数（恒载乘以1.2倍系数，荷载乘以1.4倍系数）。

根据48m简支箱梁的结构形式将箱梁分为几个区域，具体见表1。

表1

4.2 纵向分配梁（贝雷梁）检算 支架最不利情况现取跨中最大跨径13.6m，最不利荷载为q=1.2×q恒+1.4×q活q=87.1kN/m按简支梁对其进行受力检算。

贝雷梁受力满足要求。

4.3 横向分配梁（2I45a工字钢）检算

横梁按多跨连续梁进行模拟计算，其计算模型如图2所示。

图2 横向分配梁计算模型图

采用MIDAS软件计算得：Qmax=440+187=627kN，Mmax=158kN·m

结论：2I45a工字钢横向分配梁满足要求。

4.4 钢管立柱检算

①按照2I45a工字钢横向分配梁的计算结果可知螺旋钢管的最大轴力：P=627KN

②钢管柱验算。

采用外径φ47.8cm，壁厚1cm的无缝钢管，其相关特性如下：

计算长度（取0.7系数）：l=17×0.7=11.9m（按钢管立柱最大高度为17m进行考虑）

钢管立柱强度：

σ=N/Aφ=627×103/(15×0.765)=54.64MPa＜[σ]=145MPa

故螺旋钢管作为支墩满足受力要求。

4.5 地基承载力检算

C30条形基础基底承受的总压力：

F=P1+P2=5180+1468.32=6648.32KN

则条形基础下地基承载力要求为：

（根据设计地勘资料可得，河床地质为＜10＞卵石土σ=400Kpa，地基稍加处理即可满足要求）。

5 支架施工

5.1 支架基础施工 跨中基础采用C30钢筋混凝土明挖条形扩大基础，明挖基础下承载力必须满足计算要求，基底不平整部分采用碎石填平。两侧基础直接利用钢筋混凝土承台，并在承台顶相应位置设置C30混凝土调高基础，基础与承台之间设连接钢筋。

①明挖基础基坑基底及填筑后的基础顶面应进行地基承载力检测，要求地基承载力不低于计算要求。

②明挖基础要求一次整体施工，基础顶面按照设计图纸要求进行预埋钢板。

③条形基础混凝土浇筑之前，必须确保标高无误及预埋件设置位置及数量满足相关设计要求。基础浇筑完成后应及时进行养护，确保基础混凝土质量。

5.2 钢管立柱加工及运输

①钢管立柱采用外径47.8cm，壁厚1cm的螺旋钢管，钢管长度由厂家进行定尺加工。每一根钢管立柱由两根钢管拼接而成，采用法兰盘及高强螺栓进行连接。

②钢管立柱进场后，统一在加工场内进行连接钢板的焊接和相互拼接。

③钢管立柱焊接前，应对钢管的长度、外观质量进行复核检查，确认无误后方可进行连接钢板的焊接施工；连接钢板焊接时必须确保钢板与钢管之间相互垂直。

④连接钢板与钢管之间采用满焊连接，焊缝高度及宽度均不得小于8mm，焊缝应饱满且无砂眼等缺陷。

⑤每一块连接钢板与钢管之间焊接4块三角形加强钢板，要求焊缝饱满，焊缝的宽度及高度均不得小于8mm。

⑥钢管立柱与连接钢板焊接完成后，按设计将两根钢管相互连接为整体，利用运输车运输至现场进行安装；钢管立柱出场前，应对钢管立柱的焊接质量、长度等尺寸进行复核检查，并做好相关检查记录。

5.3 钢管立柱的安装及连接

①在钢管立柱安装前，应对条形扩大基础预埋钢板的标高及水平情况进行检查，并做好相关检查记录。并提前准备各种规格的薄钢板用于调整标高及垂直度。

②钢管立柱安装前，混凝土基础的强度应达到设计强度的50%以上。

③钢管立柱的安装采用吊车和塔吊配合进行。

④待钢管立柱安装过程中搭设Φ48×3.5mm钢管辅助脚手架，用于钢管立柱之间连接槽钢的焊接施工；脚手架共搭设三排，排距按90～120cm布置，纵向间距按120cm布置，步距按180cm布置，同时在四周搭设剪刀撑，确保脚手架稳定可靠；钢管脚手架的搭设应符合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)相关要求。

⑤钢管立柱相互之间采用10#槽钢进行连接，在其高度方向共设置3-4道。连接槽钢在焊接前，应事先焊接成整体并作相应的端头切割处理，最后利用塔吊或汽车吊配合人工进行安装焊接，操作人员在脚手架上搭设施工平台；焊接前，应对钢管立柱的垂直度进行复核检查，并做好相关的记录；要求钢管立柱与连接槽钢之间采用双面满焊连接，焊缝高度及宽度均不得小于5mm。

⑥两侧钢管立柱与墩身之间采用10#槽钢进行劲性满焊连接，墩身施工时在相应位置预埋连接钢板。

5.4 卸落砂筒安装 卸落砂筒的上下钢板与钢管之间采用满焊连接，焊缝宽度及高度均不得小于1cm。

卸落砂筒在安装就位前，应事先通过现场测量及计算确定砂筒的高度，待高度调整合适后再吊装就位，避免工作反复；施工时砂筒总高度要控制在67.8～77.8cm之间，以确保至少10cm的卸落高度。

卸落砂筒下钢板与钢管立柱顶部钢板采用φ32mm高强螺栓进行连接。

所用细砂应经过筛、冲洗及干燥处理，以确保顺利卸砂。砂筒使用前应经模拟加载试验，一方面检测砂筒是否合格，另一方面获得细砂压缩相关数据，为立模标高提供参考依据。

卸落砂筒高度调整合适后采用吊车辅助进行安装。

5.5 双I45a双工字钢横梁搭设 待每一组卸落砂筒安装完成，并确认其标高及垂直度均满足要求后，即可进行I45a双工字钢横梁的搭设。

工字钢横梁采用塔吊或吊车配合进行安装；安装前，事先用钢板将两根工字钢相互连接成一个整体，焊接时应注意避开钢管立柱的位置。

双I45a工字钢横梁应相对钢管立柱顶面钢板居中放置，工字钢与钢板之间不得留有缝隙，否则应用薄钢板进行支垫；工字钢与每一块钢板之间采用4块15×15×1cm的三角加强钢板对称布置并满焊连接，要求焊缝宽度及高度均不得小于5mm。

5.6 贝雷梁布设 贝雷梁组合均采用单层三片、单层两片组合形式。

①所有进场使用的贝雷梁质量应满足相关国家标准或规范要求，外观无严重锈蚀或变形，否则不得进场使用。

②贝雷梁在桥下事先进行预拼装，然后利用汽车吊配合进行吊装，最后在支架上再进行纵向连接。

③贝雷梁安装顺序宜从中间往两侧对称进行，采用汽车吊辅助进行安装，施工时也可根据现场实际情况进行调整，但应控制左右两侧安装进度基本对称。

5.7 I14工字钢分配梁布设 I14工字钢分配梁采用汽车吊进行吊装，同排相邻工字钢在侧面采用2根Φ16mm钢筋进行焊接连接，要求每端焊缝长度不小于5cm。每一排工字钢纵向间距统一为100cm。

6 结束语

①在河道中采用扩大基础+螺旋钢管+贝雷桁架支架施工，主要考虑河床的地质和水文条件，由于金马河河床地质主要为卵石土，且施工期间为枯水季节，采用适当的导流不会影响支架法施工。支架基础需根据地质条件进行确定，如地质条件较差可采用在扩大基础下设混凝土灌注桩加强地基承载力。

②支架法施工与移动模架法施工主要体现在施工进度上，可先搭设多孔支架对简支箱梁进行平行作业。扩大基础+螺旋钢管+贝雷桁架支架施工相对于满堂支架法施工，支架的搭设速度快，且施工成本随支架的高度增加提升幅度较小。

③扩大基础+螺旋钢管+贝雷桁架支架施工适用范围广，跨度调整范围相应较大，可适用跨域河流、沟渠、道路等。

④采用卸落砂筒作为支架高度调节及落模装置，大大简化了常规的支架法支架顶托高度调节及落模装置，提高了支架系统及模板的周转效率。

[1]赵大昭.客运专线48m简支箱梁节段拼装线形控制技术[J].上海建设科技,2013(06).

[2]张红伟,李文举,任冲.成蒲铁路旅客运输组织模式研究[J].高速铁路技术,2011(04).

[3]朱克东.大跨度双层贝雷桁架现浇箱梁支架施工技术[J].黑龙江交通科技,2013(07).

48m Simple Box Girder Cast-in-place Combination Bracket Design and Construction Technology

Bridge piers of Chengdu West Extra large bridge 569#-577#of Chengdu-Pujiang Railway cross Jinma River,the beam structure is 8 holes 48m simple box girder,the height of piers are11m-17m.To ensure the 8 hole 48m simple box girder construction is completed in the dry season,the bracket construction program consists of broaden the base,spiral steel pipe and Bailey truss are used after analysis,demonstration.Practice has proved that this construction program can provide reference for similar projects.

48m simple box girder；broaden the base；spiral steel pipe；unloaded off the sand barrel；Bailey truss

梁兵（1979-），男，湖南娄底人，项目总工，工程师，研究方向为桥梁工程。

U445.4

A

1006-4311（2014）11-0097-03