高速公路跨线施工的组合式H型钢门式支架施工技术

崔兵

在现如今的高速公路，互通式及分离式立交桥的施工中，通过采用跨线施工方式，借助组合式H型钢门式支架施工方案，借助该设计有效解决了通行净高问题。在本次研究中通过以资兴高速公路严关互通匝道桥跨兴桂高速公路现浇箱梁施工为例，旨在能够对类似桥梁施工工艺起到借鉴意义。

高速公路在施工过程中，通常存在着多方面危险因素，譬如高速公路的施工战线相对较长、而工期时间段又相对较紧、具备了较高的安全风险问题等特点。同时在高速公路的跨线施工过程中，通常采用的工艺技术如贝雷梁自身构造高度就达到了1.5m，而组合钢箱梁自身只有60cm左右，所以行之有效地解决了高速公路的跨线施工净高问题。本文通过对高速公路跨线桥梁施工中，采用组合式H型钢门式支架施工技术展开研究，从而有效解决了上跨匝道桥及近邻的营运线路桥梁上下空间受限等技术难题。

一、工程概况

资兴高速公路严关互通匝道桥位于桂林市兴安县严关镇，严关互通式立体交叉A匝道桥全桥共4联，桥梁全长377.04 m，A匝道交角为50°。箱梁底板在兴桂高速公路路肩位置桥下净高：1#墩侧为7.43m，2#墩侧为6.99m。受到该工程下穿的行车净高限制，以及该桥面的净宽等多重因素影响，因此排除钢管柱贝雷梁门式支架方案，采用钢管柱H型钢门式支撑架方案优化，从而有效解决了上下空间受限的施工技术难题（如图1所示）。

图1 现浇支架总布置图（单位：mm）

二、方案优选

A匝道支架设计：由于匝道A斜跨泉南高速，高速限高5.0m，为不影响高速通行，现浇支架主梁采用型钢HW582x300，沿纵桥向布置。整个支架系统由模板体系（竹胶板及纵、横桥向方木）、型钢大梁系统（I10@300mm横梁、HW582x300大梁、2HW582x300分配梁）以及下部结构（630钢管、钢管连接系、条形基础）三个部分组成。其中，下部结构需沿高速公路沿路方向布置，整个支架系统在施工过程中，不影响高速通行。

通过采用高度更小的加强型H型钢替代贝雷梁，作为本次现浇施工支架的具体施工技术方案，但是根据本次施工概况，支墩之间的跨径最大在19.681m，纵向主梁的下挠度超出了限定范围，存在一定不安全性。为了解决这一挠度较大问题，通过对门型支墩及纵梁之间增设斜撑，实现对主纵梁的荷载力及挠度变形问题的解决，形成刚性连接，受力时焊缝位置存在断裂危险性。通过采用铰接解决这一问题，保证增设的斜撑能够对主纵梁下挠变形不利因素有所缓解。

借助Midas civil构建有限元空间结构模型，分析支架结构的主要作应力，构建支架结构的有限元模型；支架结构自重在模型计算中依据不同容重展开计算：

1.模板自重：q1=0.018×1.0×9.0=0.16kN/m；

2.砼自重： q2=3.442×1.0×29.15=100.33kN/m；

3.施工荷载：均布荷载2.5 K p a，q3=2.5×1.0=2.5kN/m ；

4.振捣砼时产生的荷载4.0 K p a，q4=4.0×1.0=4.0kN/m；

强度验算荷载组合：1.2×（0.16+100.33）+1.4×（2.5+4.0）=129.69kN/m；

刚度验算荷载组合：0.16+100.33=100.49kN/m。

正应力 ，满足要求；

剪应力 ，满足要求；

最大挠度 ，满足要求。

由于该桥段为变截面，根据梁端部及跨中荷载分块计算模型图，对模型施加相应的面荷载及线性变化的面荷载。施工荷载组合即1.2×[1.2]×（支架结构自重+砼重量+模板重量）+1.4×（施工荷载+振捣荷载）。完成验算结果为斜撑稳定计算：容许作应力为：113MPa，斜撑满足需求，强度验算最大应力=82Mpa，符合要求。

三、施工技术工艺技术要点

根据地形、墩高及跨兴桂高速公路情况，匝道桥现浇箱梁A匝道采用钢管立柱加H型钢进行箱梁施工。

1.支架基础施工，支架基础采用C25明挖基础承台，基础内安装钢筋笼，纵向钢筋Φ16，间距15cm；横向钢筋Φ12，间距30cm。基础开挖完毕后，采用石渣换填1m后，采用压路机压实。由我项目部试验室采用动力触探，检测其地基承载力不小于200KPa后，开始绑扎底层钢筋网片，并按照设计图纸的位置预埋好钢管立柱的预埋钢板，再浇筑混凝土。

2.钢管立柱制作、安装及横向连接 钢管柱按设计长度加工好后利用汽车吊悬吊管柱到达指定位置，基础钢板要焊接牢固，锚固在预留锚栓上。钢管柱顶同样焊接柱头钢板，钢板尺寸为830×300mm，厚度为1.6cm，钢板与钢管要焊接三角钢板斜撑使其受力均匀。钢管柱倾斜度不得大于3cm，位置偏移不得大于2cm，顶面高程偏差不得大于2cm。

3.钢管立柱安装好后焊接横向水平支撑及剪刀撑，减少钢管的自由长度，增强钢管的承重能力，钢管之间纵向也应设置水平支撑及剪刀撑，以抵抗分段浇筑及桥梁纵坡引起的水平荷载。在每排管柱顶端分配梁采用2根13m长的HW582*300的 H型钢通过坡口焊连接成整体，采用H型钢做横向分配梁，分配梁先在地面根据图纸要求对型钢进行焊接加肋板加强，焊接拼装好后利用汽车吊装至砂箱顶部。注意砂箱底部于钢管立柱底部进行螺丝连接，防止移位。

4.由于匝道支架系统受到箱梁混凝土浇筑时的水平推力较大，为了确保支架的稳定性，采用槽钢将其连接成一个整体。横向连接首先根据箱梁底支墩的跨度，制定好长度，然后通过钢板焊接在支墩的立柱上。

5.主梁安装，由于对公路车辆通行有限高要求，H型钢安装选择在高速公路间断封路期间，由于H型钢需要接长，接长前需采用1.6cm钢板进行两边贴焊，每边搭接长度不小于20cm，要求焊缝饱满无焊渣，安装时注意接长位置按照50%接头错开。

6.支撑架预压，为了确保箱梁现浇施工的整体安全性，通过完成对跨箱梁的预压数值计算，实现对支架预压的支架弹性变形及非弹性变形，由此对支架的预拱度加以调整。

四、计算依据

通过依据《公路桥涵施工技术规范》施工手册及《路桥施工计算手册》，借助支架结构有限元模型（如图2所示）万彩城施工荷载计算及验算。得出结果如下：

图2 整体模型图(标准视图)

1.承载力验算：基础砼的局部承受压力为2.87MPa，低于220MPa满足局部承压的验算需求；

2.地基承载力满足验算：受弯的验算应力为125MPa，受剪的验算应力为17MPa，因此钢强度同样满足工程需求；

3.斜撑的稳定验算结果：容许应力的最终验算数值在113MPa，因此斜撑也同样，满足工程需求；

4.钢管墩的强度验算：受弯验算得出的最大应力为83MPa，容许应力为99kPa，受压稳定验算得出为64MPa，容许应力得出为75MPa，因此墩强度同样满足。

综上均达到了原本初期设定的工程施工目标数值，在工程的浇筑施工中也保证了施工标准化，安全标识均齐全布置，所有指挥也全部到位，车辆通行正常，上跨净高达到5.2m，其满足了工程通行需求。

五、结语

通过在本次工程实例高速公路跨线施工中，采用组合式H型钢门式支架施工技术，行之有效地解决了工程的上下跨径、近邻路线桥梁对支架行车的净高及高度限制问题，保证施工质量同时，也减少了挠度变形增强支架结构整体稳定性，值得推广应用。