跨既有道路大跨度门式盖梁施工技术

黄方圆 梁文强

摘要：随着交通路网的发展，新建道路跨既有道路的情况增多，同时由于施工环境影响，采用门式墩盖梁的设计也同样在增加。跨既有道路大跨度门式盖梁施工的主要特征為横跨既有道路、交通调流复杂、支撑结构安全稳定性要求较高，本文以马来西亚SUKE-CA3项目为例，从支架方案选择、施工工艺等对横跨道路门式盖梁施工技术进行了探讨，施工过程中取得了良好的效果，对类似工程具有一定的借鉴参考价值。

Abstract： With the development of traffic road network， the situation of new roads crossing existing roads has increased. At the same time， due to the influence of construction environment， the design of portal girder has also increased. The main features of the construction of large-span portal girder across existing roads are that the existing roads are complicated， the traffic flow is complicated， and the support structure has high safety and stability requirements. Taking the SUKE-CA3 project in Malaysia as an example， this paper discusses the construction technology of the portal girder across the road from the choice of the support scheme and the construction process. The construction process has achieved good results and has certain reference value for similar projects.

关键词：大跨度;跨路;门式盖梁;钢管支架;砂箱

Key words： large-span;span;portal girder;steel pipe bracket;sand box

中图分类号：U445.4                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）30-0157-03

1  工程概况

马来西亚SUKE-CA3高架桥项目位于吉隆坡城区，线路呈东西走向，部分新建桥面与既有道路上下重叠，该工程主要结构形式包括单向三车道双层高架，墩柱为方形墩柱，基础采用嵌岩灌注桩。盖梁高3.5m，宽2.5m，牛腿宽度为1.05m。

2  门式盖梁支撑系统设计及计算

2.1 施工环境

该高架桥跨过既有道路，周边主要有工厂、学校、居民区，施工作业空间狭小，支架等临时结构安装、混凝土浇筑、支撑拆除均在现有道路上方作业，施工过程中安全防护要求高，对支撑系统的选择、布置安装、稳定性要求严格。

2.2 支撑系统方案比选

根据高架桥所处的地理位置和盖梁结构形式，项目部筛选出3种支撑方案：一是采用盘扣架作为支撑，跨中和两侧均布置支撑墩，支撑主梁采用4榀H914型钢，支撑为双跨结构;二是两端及中间使用钢管支撑，支撑主梁使用单榀H914型钢，支撑为多跨结构;三是两端及中间使用钢管支撑，支撑主梁采用4榀H914型钢，支撑为双跨结构。

由于高架桥下方是双向双车道主路，交通繁忙，车流量很大，道路两侧紧邻建筑物和挡墙，道路不具备改迁条件，并且交管部门不允许长期封道，只能起吊安装、混凝土浇筑期间进行临时改道。由于盖梁体积大，支撑需有很大的承载力，若使用盘扣架，需要较大的面积布置，会侵占既有道路，因此方案一不可行;对于方案二，使用单榀H914型钢的合理最大跨径为8m，需要搭设超过3个支撑，无法避免侵占现有道路，不能满足道路交通需求;方案三使用4榀H914型钢组成的钢箱梁作为主梁，最大跨距为18.75m，结构简单，并且能够直接跨过既有道路，满足现场道路交通需求，因此，对比后确认选用第三个方案。

2.3 支撑结构形式

支撑系统由钢管桩基础、钢管桩立柱、扁担梁、砂箱、4榀H914型钢箱梁，纵向分配梁构成。

钢管桩基础尺寸为2000*4000*300mm，使用G40混凝土，通过计算配置钢筋;钢管桩采用壁厚14mm，直径1m钢管，两端焊接直径1.6m的法兰，厚度25mm，分别加工成3m、6m、9m的尺寸，以适应墩柱高度多变;支撑横向主梁采用4榀H914×305×201kg/m组成的钢箱梁，尺寸为24000*1000*1856mm，最大跨距为18.75m，纵向使用角钢剪刀撑，主梁横向之间不连接;分配纵梁采用H305*305*137kg/m型钢，焊接加劲板。

2.4 主要受力分析计算

2.4.1 计算依据及方法

本结构使用英标计算，使用规范为：①BS 5950 （2000）：《Structural Use of Concrete-Part 1： Code of Practice for design and construction》;②BS 8110 （1997）《Structural Use of Steelwork in Building-Part 1： Code of practice for Design-Rolled and Welded Section structural use of concrete》。计算采用有限元软件Midas Gen进行，对各个构件进行建模计算。

2.4.2 荷载计算

考虑到人员、小型设备、混凝土浇筑及振捣，活动荷载取值为5kPa，每延米产生的活动荷载为2.5（底板宽）*5=12.5kN/m。每延米模板及分配梁自重为34kN/m，主梁每根自重350kN。钢材标号为S275。

2.4.3 4榀H 914×305×201钢箱梁验算

组合后最大弯矩=5406kNm，组合后最大剪力= 1714kN。主梁绕x轴惯性矩Ix=6507959cm4，绕y轴惯性矩Iy=2973928cm4，截面面积A=0.2146m2，绕x轴弹性截面模量Zx=72067cm3，绕y轴弹性截面模量Zy=59448cm3，绕x轴回转半径rx=588.43cm，绕y轴回转半径ry=397.77cm，绕x轴塑性截面模量Sx=91812cm3，绕y轴塑性截面模量Sy=71376cm3。

工字型截面梁绕中性轴的腹板高厚比.d/t<80ε，故不需要进行局部受剪屈曲验算。

受剪承载力验算：设计剪力，Fv=1714.0kN，Pv=0.6py*

Av=0.6py（4t）（2D）=17344kN>1714kN，（py=265N/mm2），60%Pv=10406.5kN>1714kN属于低剪力截面;受弯承载力验算：Mc=py*Sx=24330.2kNm≤1.2py*Zx=22917.3kNm，构件最大弯矩，Mx=5406kNm

跨中最大挠度值=8.32mm，竖向挠度限值查表可知18.75/600=31.25mm>8.32mm，竖向挠度满足要求。

2.5 支撐结构施工流程

支撑结构施工流程见图1。

3  支撑关键施工工序

3.1 基础准备

由于施工过程中原地面经过开挖，需进行人工回填，回填按照50cm一层，逐层压实，保证地基承载力达到200kN/m2（经计算）;地面压实后，浇筑5cm厚素混凝土找平，根据临时支撑结构图纸安装预制钢管立柱基础，安装完成后对顶标高进行复测。

3.2 钢管立柱安装

立柱安装前，将四根钢管按照矩形布置，以保证钢管支架的稳定性，四根钢管之间通过H300*300*87kg/m型钢连接固定。钢管立柱顶口为25mm厚钢板法兰，能够满足砂箱的支撑，两侧砂箱无法居中布置在钢管立柱上，因此加设两根H365*320*283kg/m型钢作为扁担梁。

3.3 砂箱安装

砂箱作为辅助拆除底模板装置，同时也用来消除基础和钢管立柱安装时产生的高程误差。每个砂箱设计承载力为150t，装砂筒使用壁厚2cm、直径30cm的无缝钢管加工，在距离砂箱底5cm处对称设置4个4cm直径的出砂孔。砂箱安装前根据实际所需高度进行填砂预压，预压力为150t，完成后用塑料薄膜包裹，防止安装后进水，增加放砂难度。

3.4 支撑系统主梁、分配梁安装

大盖梁的自重、施工荷载通过主梁和分配梁向钢管立柱集中传递。主梁尺寸、自重较大，安装使用两台100t汽车吊抬吊，安放完毕后立即在主梁两侧焊接固定支撑杆件，同侧两根主梁之间预留2cm缝隙，以保证荷载上去后有下挠变形的空间，待4根主梁安放完毕后，先用钢筋将主梁横纵之间连接加固，然后用20cm的等边角钢将相对的主梁连接牢固，完成后，在主梁上方按照75cm的间距布置纵向分配梁（长度6m），作业时在主梁上设置安全绳，保证纵梁安装过程中人员安全。

3.5 模板安装

侧模和底模均使用大块组合钢模板，模板厚度6mm，使用[10槽钢作为背楞，模板与模板之间使用M20高强螺栓连接。侧模使用精轧螺纹钢对拉，使用双榀[16槽钢作为背条。在牛腿下方使用？准48钢管进行顶托，间距75cm。

3.6 大盖梁支架拆除

拆除支架时，先将砂箱上的螺栓孔拧开，利用出砂孔进行放砂，如果砂箱进水结块，可采用适合尺寸的钻头进行排砂。受自重影响，随着砂箱高度降低，底模和横、纵梁都会逐步脱落，支架拆除流程图如图2。

3.7 盖梁施工时安全措施

吊装钢筋笼，模板安拆，混凝土浇筑时，经由交通主管部门批准，支撑系统安拆，安排人员对施工下方道路进行管制，禁止非作业人员及车辆通行，分配纵梁安装完毕后，在分配梁两端安装临边防护围栏和走道板，设置挡板，并对施工区域下方挂设双层安全网，防止坠物。施工过程中全程由专人看管，根据现场施工情况对下方道路交通进行导行。

4  大跨度支撑系统的应用

目前，SUKE-CA3在跨既有道路大跨度门式盖梁施工上采用此支撑系统，挠度作为此支撑的最显著指标，浇筑后实测挠度仅为5mm，由此可知，此支撑系统能满足现场跨既有道路工况的盖梁施工。

5  结束语

在施工过程中，跨既有道路的门式盖梁结构使用的钢管立柱、工字钢、砂箱的施工方案进行支撑施工时，材料均为常规构件，重复利用率高。此结构安装迅速，能有效的解决道路交通问题，为类似工况盖梁施工支撑系统提供了较好的参考，积累经验。

参考文献：

[1]《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册[M].二版.中国建筑工业出版社，1998.

[2]韩宜康.紧邻既有铁路干线桥墩及下部结构施工技术研究[J].价值工程，2015，34（06）：107-108.

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