现浇箱梁斜腹板支架体系设计

刘韶新

(广东惠清高速公路有限公司，广州 从化 510960)

0 引言

广东省珠江三角洲环线高速公路黄冈至花山段位于广东省中部珠江三角洲，路线途径肇庆市四会市、肇庆高新技术产业开发区、佛山市三水区及广州市花都区。起点与在建的珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路主线终点顺接，终点与广州市花都区花山镇与机场北延线及广乐高速公路相接，项目全长63.577km，技术标准为双向六车道高速公路，设计时速120km/h，路基宽度为整体式路基34.5m。其中位于广州市花都区狮岭镇境内山前大道段共线高架设计，在南航碧花园、金碧御水山庄、芙蓉大道、芙蓉嶂泄洪渠段均采用整幅式斜腹板现浇箱梁一次落架设计。整幅式斜腹板现浇箱梁宽33.2m，为国内首次在高速公路中采用的斜腹板整幅箱梁。整幅式斜腹板现浇梁采用单箱五室断面，梁高2.8m，顶板宽33.2m，底板宽12.18m，斜腹板投影长6.01m，悬臂长4.5m。悬臂厚度由外缘0.2m变化至根部0.7m。两个边室的顶板和斜腹板厚度均为0.25m。中间三室的顶板、底板厚度分别从跨中0.25m变化至支点0.5m、0.55m；中腹板厚度从跨中0.5m变化至支点0.8m。跨径组合为40m+50m+40m，一次落架施工，混凝土标号C50。结构横断面如图1所示。

图1 宽幅式斜腹板箱梁横断面

宽幅式斜腹板现浇箱梁可减少桥梁下部结构占地面积，且具有桥梁整体景观效果好，与环境协调性合理等特点，是城市道路中广泛应用的上部结构之一。

1 工程难点

宽幅式斜腹板现浇箱梁斜腹板水平投影宽6.01m，夹角21.3°，具有斜率大、腹板宽大等特点，施工中对支架产生较大的水平荷载，若不能有效克服，容易在底板与斜腹板交点处产生裂缝，严重影响结构物的质量及耐久性。因此，斜腹板支架类型的设计对结构物的工程质量起到关键性的作用。总体而言，现浇箱梁斜腹板支架体系的设计要综合考虑整体结构的刚度、强度，还要考虑成本控制、安装拆除、进度计划等施工管理组织问题。

2 支架方案比选

根据常规满堂式支架方案和宽幅式斜腹板组合式支架方案，分别从支架的选择、浇筑方案的选择、斜腹板浇筑工艺、顶板浇筑工艺、防裂缝措施和经济投入等进行全面的对比分析。

2.1 工艺对比分析

工艺对比分析如表1所示。

表1 工艺对比分析

2.2 投入对比分析

投入对比分析如表2所示。

表2 投入对比分析

2.3 分析结果

(1)常规满堂式支架只适用于直腹板现浇箱梁支架，对于21.3°小夹角、大斜腹板现浇箱梁支架中无法适用，而所设计的“碗扣支架+斜腹板加桁架”组合支架体系对于小夹角、大斜腹板现浇箱梁适应能力强。

(2)宽幅式斜腹板现浇梁混凝土施工工艺中所提出的大面积、大体积混凝土浇筑工艺，具有较强的针对性，工艺先进、质量保证、安全可靠。

(3)宽幅式斜腹板现浇梁施工技术所投入的生产要素与常规的现浇箱梁施工投入基本相同，成本低，具组织协调具有合理科学性。因此本工程施工技术采用“碗扣支架+斜腹板加桁架”组合支架体系，宽幅式斜腹板现浇梁施工技术。

3 支架体系设计

宽幅式斜腹板现浇箱梁斜腹板水平投影宽6.01m，夹角21.3°，厚度22cm。支架设计为“碗扣支架+三角桁架”组合定型支架体系。

三角桁架布置：每侧斜腹板每个横断面设计三组三角桁架，纵桥向按60cm间距一排设计，放置在碗扣支架顶部“U”型顶托上部，与碗扣支架立杆相对应，三角桁架之间纵向采用φ48×3.5mm钢管万向扣件(图2)链接。

三角桁架设计材料：三角桁架顶部架斜杆和底部水平杆采用I12工字钢，桁架内部链接杆件采用φ48×3.5mm钢管焊接组成。

图2 万向扣件

桁架底部碗扣材料设置：箱梁底板、斜腹板：60×60cm；翼板：60×90cm；水平杆步距：120cm，在横隔梁、腹板位置60cm。

三角桁架具有重量轻，安装拆除方便，强度、刚度大，受力好。

斜腹板桁架布置如图3～图4所示。

图3 斜腹板支架横断面

图4 三角桁架

4 性能试验

宽幅式斜腹板现浇箱梁施工中所采用的“碗扣支架+三角桁架”组合支架体系属于新型支架，为了确保斜腹板支架体系安全可靠，按斜腹板荷载理论重量的1.1～1.2倍进行预压试验。预压试验材料采用砂包，均布放置在斜腹板处(图5)。预压时间为7d，在斜腹板底部和顶部各设置一处观测点，监测水平位移及支架沉降。观测频率为：前3天每天早上、中午、晚上三次观测，后4天早晚各观测一次。

预压期间遇下雨等异常天气时应对预压物进行铺盖，并加密观测频率，若发现异常及时卸载处理。

图5 斜腹板预压

对监测数据进行整理后得出水平位移为1mm，最大沉降点为15mm，沉降主要由碗扣支架弹性变形而引起。预压试验数据达到设计要求，支架体系设计合理，受力计算正确，满足实体施工要求。

5 实施效果分析

5.1 拆除支架

现浇箱梁支架拆除严格按设计规定预应力张拉完，并管道压浆后才能支架拆除、落架。

斜腹板、翼板底模拆除前必须待横向预应力张拉完后才能进行。

模板拆除应遵循“先支后拆，后支先拆”、“纵向跨中往两侧、横向全断面”的顺序，先拆除三角桁架，再拆除碗扣支架。拆除时严禁抛扔，模板拆除后应维修整理，分类妥善存放。

5.2 效果

肇花高速公路狮岭高架桥第8联、第12联、第38联、第44联，共四联斜腹板现浇箱梁实体中的应用表明，支架刚度、强度、稳定性满足要求，梁体未出现裂缝、漏浆等现象，结构线形圆顺，棱角分明，符合设计要求。组合支架安装、拆除施工工期短，方便，成本低，满足工程设计及桥涵施工规范的要求。

图6 斜腹板外观图7 斜腹板箱梁

6 结语

大斜腹板现浇箱梁施工难度大，对于支架体系要求高，经过验算及实体验证结果表明“碗扣支架+三角桁架”组合支架体系强度、刚度满足要求，两种支架相互适应性强，有效克服了现浇箱梁斜腹板施工过程中产生的水平推力，安全性能高，质量可靠，安装拆除方便，有利于施工工期控制，组织管理难度低，克服了普通支架难以满足荷载需求的高要求，成本低、结构简单，具有较好的推广的应用前景。