南水北调干渠某现浇箱梁桥支架施工技术方案

闫卫红

摘 要：依据某市新增省道跨南水北调总干渠桥梁新建工程，简要介绍了该桥现浇施工工艺及现浇箱梁满堂支架方案。依据相关标准规范，利用MIDAS等分析软件对支架底模、横梁、钢管立柱及地基承载力等进行分析验算。结果表明：满堂支架各部位刚度和强度基本满足要求，但个别部位安全储备不足。根据验算结果对该桥支架方案提出了相应的处理措施，为桥梁的安全施工提供坚实的理论基础。

关键词：桥梁；现浇箱梁；满堂支架；施工验算

中图分类号：U443.36 文献标志码：B

文章编号：1000-033X（2016）05-0080-04

Abstract： Based on the construction of a bridge that belongs to an ongoing provincial highway project in X city and spans the canal of South-to-North water diversion project， the construction technology and scheme for full support of cast-in-place box girder were introduced. The analysis software， MIDAS， was applied to check the bearing capacity of the bottom of the supports， beams， steel columns and the foundation. The results show that the full support meets the requirements for rigidity and strength， with some parts lacking emergency capacity. Treatment measures were proposed for the construction scheme of supports， which provides a solid theoretical basis for construction safety.

Key words： bridge； cast-in-place box girder； full support； construction checking

0 引 言

当代桥梁建设技术得到了长足发展，在上部结构为现浇连续箱梁桥的施工中，满堂支架法凭借材料易得和拆装方便等优点，成为该类桥梁施工的主要方法之一[1-4]。但该方法如果施工工艺及选材不当，易导致事故发生，如何提高满堂支架法施工过程中的安全性，是研究人员十分关注的问题[5-8]。

满堂支架支撑体系属多支点支撑体系，实际受力模式为多支点分散荷载，分散后的荷载传给地基，为避免应力过大，设计时应尽量降低对地基承载能力的要求[9-10]。但满堂支架的受力模式对地基承载力有一定要求，如果地基出现沉陷，将引起稳定性等一系列问题，因此施工中要求地基必须具有足够的承载力[11-13]。同时，支架的承载力和稳定性对于桥梁的安全也十分重要，对其进行验算很有必要。

本文以某市新增省道314跨越南水北调干渠时采用的现浇箱梁桥为研究对象，根据满堂支架搭设要求进行设计与计算，介绍连续箱梁桥施工过程中，满堂支架应着重考虑的问题及注意事项，以期为采用该法施工的工程提供参考。

1 工程概况

新增省道314是河南省“十三五”规划路网中的重要组成部分，在河南省干线公路运输网中占有重要地位。省道314跨南水北调总干渠桥梁全长为400 m，宽为46 m，双幅分离式桥梁设计，单幅桥面宽为22.75 m，上部结构为（65+115+65）m三跨变截面现浇预应力混凝土连续箱梁。

主桥0#块梁高为7.2～6.928 m，1#块梁高为6.928～6.534 m，0#、1#块一次浇筑；翼板悬臂长为4.125 m，标准段梁高为2.9 m，腹板斜率为1∶4；梁顶宽度为22.75 m。0#块（8 m）和1#块（6 m）梁长为14 m，0#块中横隔墙厚为4 m，腹板厚为0.8 m，底板厚为1.136～0.864 m，顶板厚为0.8～0.3 m。1#块腹板厚为0.8 m，底板厚为0.868～0.821 m，顶板厚为0.3 m。

现浇箱梁0#和1#块采用钢管和槽钢式支架施工，钢管式支架立杆外径为0.73 m，壁厚为16 mm；槽钢式支架截面用2根32b槽钢和截面为10×31×31（mm）的钢板每3 m焊接一道，成为整体，0#和1# 块支架如图1、2所示。

2 施工工艺流程

施工工艺流程按先后顺序分别为：地基处理、搭设支架、全孔预压、安装底模和支座、绑扎钢筋（底板、腹板、横梁）、安装侧模、浇筑底腹板和横梁、安装内膜、绑扎顶板钢筋、浇筑顶板混凝土、拆除模板和支架。

2.1 地基处理要求

满堂支架施工前，基础的处理是影响其安全性的关键因素之一，对后续满堂支架的安全和沉降量大小具有直接影响。

（1）清除原地面表层的耕植土，清除厚度不小于30 cm，并采用压路机碾压，压实度不低于93%。碾压过程中，出现回弹、沉陷现象的部位须进行换填处理，然后重新碾压，直至压实度满足要求为止。

（2）地基处理完毕后，采用N10轻型触探仪对其承载力进行实测，实测结果必须满足不小于200 kPa的要求。对于不满足地基承载力要求的，应采取换填石渣或浇筑混凝土等措施处理，直至满足地基承载力要求值。

（3）为在连续箱梁施工过程中准确掌握地基沉降量，并将其控制在允许偏差范围内，须对地基进行预压处理，通过地基预压试验测试沉陷值，要求地基受荷载后的非弹性沉陷值不大于6 mm。

（4）桥梁地基两侧设置60 cm×50 cm的纵向排水边沟，横断面设置2%横向排水坡，由桥中心向两侧排水，桥下地表水通过横向坡度汇入纵向排水沟后排出场外，避免地基被水浸泡，同时在支架下采取有效措施，以利桥区排水。

（5）为提高承载能力，地基处理后在其表面浇筑厚度不小于15 cm的C15混凝土，并控制其顶面高程，避免高程变化过大影响支架搭设。

2.2 支架搭设要求

根据支架的荷载对支架杆件各方向间距和搭设方案进行设计与验算。验算时应考虑支架和模板的自重、新浇主梁自重和其他施工荷载，同时还应根据施工期当地的气象条件考虑作用在模板和支架上的风荷载对支架稳定性和强度的影响[14]。

2.3 支架预压要求

支架的预压是满堂支架施工中非常重要的工序之一，其目的主要有2个方面：进行承载能力模拟，检验支架和地基的强度和稳定性，确保施工过程的安全性满足要求；消除施工前支架和地基的非弹性沉降变形，同时收集支架和地基的变形数据，为箱梁底模施工标高的控制和跨中预拱度的设置提供基础数据，确保梁体的几何线型满足设计要求。

3 支架计算分析

3.1 荷载取值

以单墩单侧支架承受的荷载计算为例，依据0#、1#块（图3）的22、23、24、25截面尺寸计算得到，23～24段混凝土质量为237 t，24～25段混凝土质量为266 t。施工荷载按每端40 kN计算，模板及横梁、纵梁自重按每端20 kN计算。

3.2 支架验算

3.2.1 底模木桁架验算

施工活载按2.5 kN·m-3取值，混凝土振捣时产生的荷载及模板荷载按4 kN·m-3取值。取箱梁腹板处最不利位置的木桁架作为研究对象，考虑桁架的布置型式，腹板荷载由3片桁架承受，则荷载取值为284.1 kN。验算图示见图4。

经分析可知，最大弯矩为 3.71 kN·m，最大剪力为36.47 kN，则可求得：最大拉应力为6.6 MPa，小于容许拉应力9.5 MPa；最大剪应力为1.62 MPa，小于容许剪应力15 MPa。从图4（d）可以看出，木桁架竖向变形只有0.24 mm。因此，木桁架强度、刚度均满足要求。

3.2.2 横梁贝雷片验算

支架横梁采用3排单层贝雷片桁架，间距为200 cm，共3组。取单片贝雷架作为研究对象，其荷载为底板范围内的均布荷载，总值为5 090 kN。根据实际受力建立模型，如图5所示。计算得到贝雷架横梁应力，如图6所示。

由图6可见，最大应力为268.4 MPa，小于310 MPa，满足要求，但注意贝雷架采用的钢材是Q345钢，且支点处垫钢板。贝雷架横梁变形如图7所示。

由图7可见，最大变形为21.3 mm，箱梁底板区域最大变形仅为2 mm。但箱梁翼缘板立模时应适当考虑贝雷架悬臂端变形的影响。计算得到贝雷架横梁支反力，如图8所示。

由图8可见，钢管支架处支点反力为244.3 kN，槽钢支架处支点反力为38.5 kN。

3.2.3 承载力计算

（1）钢管柱受力分析。在钢管柱Φ730 mm×16 mm2和32b槽钢的组合体中，假定100%荷载由钢管柱承受，且不考虑支架与桥墩连接点分担的力，即贝雷架传下来的力完全由支架承担。则计算钢管柱的压力为2 198.7 kN，32b槽钢组合体的压力为346.5 kN。

（2）钢管柱承载力验算。钢管侧向约束最大长度为4 m，计算得到截面惯性矩为2 288 192 380 mm4，面积为35 889.6 mm2，可得钢管柱承载力为63.3 MPa，小于160 MPa，满足要求。

（3）槽钢组合体承载力计算。槽钢为组合体，取单根32b槽钢为研究对象，查型钢表计算其承载力为 32.24 MPa，小于107.04 MPa，满足要求。

（4）管柱底的承台混凝土承压计算。在承台浇筑前预埋1 m×1 m钢板，钢管底端焊接环形钢板将柱底视为均匀承压，承压面积为418 538.7 mm2，计算压力为2 232 612 N，则压应力为5.3 MPa，小于管柱底混凝土（C30）的抗压强度11.9 MPa，满足要求。

经计算：支架底模木桁架强度、刚度均满足要求；横梁贝雷片的强度、刚度均满足要求；钢管柱的承载力满足施工要求；预埋钢板厚度取大于10 mm。

为提高施工过程中贝雷架的可靠性，所用钢材强度应大于Q345钢强度；贝雷架支点处应加钢垫板以分散支点处应力；同时贝雷架横梁悬臂端位移较大，立模时应考虑横梁变形的影响，重点加强支架与桥墩的连接，以增加支架的稳定性，同时加大56b工字钢悬臂端斜撑截面尺寸，以提高工字钢悬端的承载力。

4 结 语

满堂支架的安全施工对现浇箱梁桥而言十分重要，作为工程技术人员，施工过程中必须对关键环节进行严格把控。其中，地基的处理、支架体系的设计与搭设、支架的预压试验等应严格遵守有关规范和要求，确保施工质量和施工安全。

本文结合所在地区某现浇箱梁满堂支架的具体方案，探讨了该类桥梁施工过程中支架施工的要求和模板设计，通过核查支架关键部位的强度和刚度，为支架在整个施工过程中能够安全工作提供了保障。

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[责任编辑：王玉玲]