浅谈高墩连续钢构桥边跨直线段钢管支架法施工技术

陈 颖

（江苏兆信工程项目管理有限公司， 江苏 南京 210019）

1 工程简介

锡通高速公路南引桥起始于K7+562.996，向北陆续跨越新横港河、江南沿江公路后在K10+681.596处与沪通长江大桥公铁合建段引桥衔接，桥长3.1186km。上部结构主要采用先简支后连续的30mT梁、50mT梁，第十二联上跨江南沿江公路处采用跨径（50+75+50）m的预应力混凝土连续刚构，即S58～61#墩。

连续刚构边跨直线段长 11.34m，分为 12#和 13#两个节段，其中 12#节段长9.84m，梁段重318.56吨，13#节段长1.5m，梁段重124.7吨；结合现场实际情况，通过对施工方案进行比选，边跨直线段施工采用搭设落地式钢管支架，在钢管支架上安装模板浇筑砼的施工方法。

2 边跨钢管支架构造设计

边跨直线段支架采用钢管立柱加单层贝雷梁的结构形式，钢管立柱部分落于承台，部分支撑在钢管桩基础上。立柱采用Ø711×10mm钢管，钢管柱之间采用Φ325×6mm钢管联结系，立柱与墩柱之间设2[16b附墙，柱顶设加强2Ⅰ50a型钢分配梁，横桥向布置18榀贝雷梁，贝雷梁顶铺设Ⅰ12.6型钢分配梁，分配梁上布置模板系统。

1、边跨现浇段采用落地式钢管支架，钢管立柱采用外径711mm，壁厚10mm的钢管作为主要受力构件。钢管立柱：横桥向布置三根，间距为5.25m，沿箱梁中心线对称布置。顺桥向布置两排，第一排布置在承台上，钢管立柱与承台以钢管柱焊接在预埋钢板并焊接筋板的方式进行连接；第二排与第一排立柱间距7.275m支撑在钢管桩上的扁担梁上，经计算58#墩钢管需打入地下25.07m，61#墩钢管需打入地下24.59m，以满足支架承载力的要求。

2、横联组设置：为增加其整体稳定性，沿钢管竖向每隔11m，设置一道横联组，横联组采用Φ325×6mm钢管，立柱横桥向及顺桥向布置两层横梁，附墙通过立柱最终与预埋在墩柱的钢板相连，采用Φ325×6mm钢管作为连接件。

3、砂筒设置：在立柱顶部设置15mm厚盖板，盖板顶设置可调式砂筒，方便调整底模高程。

4、承重梁：在砂筒顶设置2I50a型工字钢作为承重梁，长度为16m。

5、贝雷梁：纵向分配梁采用321型贝雷片组，长度为10.5m。

6、贝雷梁上沿横桥向采用I14工字钢作为分配梁，间距为0.3和0.6m，其上搭设10*10cm方木，间距15和45cm，顶面铺设15mm竹胶板作为底模。翼缘板采用Φ48mm钢管搭设支架，采用顶托调整高度。

3 边跨钢管支架受力验算

3.1 荷载

⑴混凝土容重取：26KN/m³；

采用板单元模拟竹胶板，混凝土容重转换成面荷载施加在竹胶板上；

⑵内模及支撑架自重取：0.9KN/m²；

⑶方木容重取 8KN/m³，竹胶板容重取 9KN/m³；

⑷钢材容重 78.5KN/m³；

⑸施工人员及施工设备荷载：2 KN/m²；

⑹倾倒、振捣产生的荷载：2 KN/m²；

⑺风荷载：根据《建筑结构荷载规范》第 8节，风荷载取值及软件自动计算取值计算出不同高度的风压，由 Midas软件计算。根据风荷载标准值在结构强度组合中分项系数取 1.0，在刚度组合即正常使用组合中取 0.6。

3.2 边跨钢管支架受力验算

支架采用有限元软件 midas 进行整体建模，边界以实际边界模拟，整体建模如下：

⑴承重梁验算

承重梁采用 2I50a 型钢，最大跨度 5250cm。

组合应力：承重梁最大组合应力 110.2MPa< f=215MPa，满足规范要求。

剪应力：承重梁最大剪应力为 44.9Mpa

挠度：承重梁最大挠度为 15.76-13.86=1.9mm

挠度满足要求。

⑵钢管支架验算

钢管支架竖向立柱采用φ711x10mm 钢管，平联及斜撑采用φ325x6mm 钢管。

组合应力：钢管支架最大组合应力 72.6MPa< f=215MPa，满足规范要求。

剪应力：钢管支架最大剪应力为 21.8Mpa

⑶扁担梁验算

扁担梁采用3I50a，I50a之间采用劲板连接，扁担梁跨径 3000mm。

组合应力：扁担梁最大组合应力 108.0MPa< f=215MPa，满足规范要求。

剪应力：扁担梁最大剪应力为 43.3Mpa < fv = 125MPa，满足规范要求。

挠度：扁担梁最大挠度为 1.005mm

⑷钢管支架稳定性验算

钢管支架稳定性应力验算比最大值为 0.422< 1，整体稳定性满足要求。

由以上计算可得，支架的强度、刚度及稳定性均能满足相关规范要求。

4 边跨钢管支架预压

钢管支架平台安装完成后进行加载预压。预压完全模拟施工状态下的荷载工况，测定其弹性变形，消除非弹性变形，并将弹性变形值计入预拱度。以确保边跨直线段底标高符合设计要求。

预压试验前，应先对支架进行全面检查。加载与卸载过程均按“缓慢平稳”原则进行，卸载后对所有螺栓、销轴、焊缝等连接部位重新进行一次全面检查，如有松动、开焊等情况则必须对该部位螺栓进行复拧，开焊部位进行补焊。

支架预压采用在平台上设置带盖水箱的方式进行。总荷载为箱梁自重+施工荷载的1.1倍（334.3*1.1=367.7t）。荷载分四级施加，加载重量为0→50%（167.2t）→70%（234.0 t）→90%（300.9t）→110%（367.7t），卸载重量为 110%→90%→70%→50%→0。

待支架充分稳定达到连续 3 天累计沉降不超过 3mm，且预压时间不少于 7d后，即认为支架强度、刚度、加工质量和拼装质量满足设计要求，经监理工程师现场复核认可后，可终止预压，开始卸载。

5 边跨直线段施工

5.1 支架搭设

支架搭设按照：打入桩施工→柱底扁担梁安装、立柱安装→立柱间法兰盘连接→联结系同步安装→桩顶砂筒安装→承重梁安装→贝雷梁安装→底模分配梁安装施工流程进行搭设。

支架搭设完成并经验收合格后方能进入下步施工，主要验收标准为：

⑴钢管立柱垂直度偏差符合规范要求，法兰盘对接严密、双螺母拧紧无松动；

⑵联结系现场焊接尺寸满足设计要求，焊缝外观饱满，无塞填、堆焊、咬边夹气夹渣、气泡等质量缺陷；

⑶贝雷梁杆件无损伤、变形，连接焊缝无开裂，支撑安装部位、数量满足设计要求。支撑架连接销轴无缺漏并均带安全卡销。贝雷梁限位件焊接牢固，结构形式符合设计，纵横向摆放位置准确。

5.2 模板施工

⑴底模板

现浇段底板采用15mm厚竹胶板和10*10cm方木作为模板系统，方木间距按照15cm和45cm一道布设。

⑵内模板

内模板采用竹胶板背方木，双[10槽钢作环向背楞，内、外模之间采用φ20精轧螺纹钢筋拉杆加固，钢管脚手架及顶托支撑。内模的竖向钢管支撑与底模之间垫同标号的混凝土垫块，钢管与底板混凝土接触处套PVC管，并采取措施防止PVC管上浮。内模顶模板预留天窗，作为浇筑底板混凝土的下料口。

⑶外模板

外侧模板采用竹胶板背方木，外侧模采用搭设的钢管排架进行固定，排架外侧搭设操作平台进行模板的施工。两侧外模在底板下位置设φ20精轧螺纹钢筋对拉拉杆，拉杆间距1m；未能安装对穿拉杆的外模处，采用利用梁体钢筋将两侧外模对拉加固。。

5.3 钢筋及预应力管道施工

主钢筋采用电弧搭接焊，所有钢筋在加工场集中加工制成半成品，运到现场绑扎成型。纵向预应力管道采用镀锌金属波纹管，管道安装时注意在波纹管高点处安装压浆用通气管。

5.4 混凝土施工

混凝土浇筑前做好各预留、预埋件的位置、数量的检查工作，保证预埋件位置及数量准确。混凝土为高性能混凝土，输送方式采用泵送，施工过程中严格按规范要求，控制混凝土水灰比、坍落度以及浇筑顺序分层厚度。

5.5 张拉及压浆施工

当混凝土龄期达到 7 天、强度和弹模达到设计值的90%，即可进行张拉。纵向预应力张拉采用双控，以张拉应力和引伸量控制。

6 结语

在锡通过江通道公路工程钢构桥施工过程中，采用钢管支架法进行边跨直线段的施工，由测量人员全程跟踪控制钢管桩施打的垂直度、贯入度，技术人员全程控制钢管桩焊接质量及贝雷片拼装质量；同时对钢管支架进行了位移、沉降跟踪测量，均未发现较大的位移和沉降，沉降量均在施工规范及设计要求控制范围内。

本项目钢管支架整体较为稳定、牢固、承载力大、位移小、沉降小，该方案安全可靠，可供同类工程施工参考。

[1]钢结构设计规范GB50017-2003

[2]钢结构工程施工及验收规范GB50205-2001

[3]公路桥涵施工技术规范JTG/TF50—2011

[4]钢管满堂支架预压技术规程JGJ194-2009