抱箍结合工钢在加固跨海大桥新设盖梁施工中的应用

雷鹏晖

（福建第一公路工程集团有限公司，福建 泉州 362000）

1 概述

由于桥梁盖梁的结构形式、桥墩的高度以及现场施工条件不同，桥梁盖梁施工的方法多种多样。某跨海大桥加固工程，因使用年限以及环境变化等原因成为危桥，无法在桥面上使用倒挂的施工工艺。该桥桥下净空高度受限，且新设预应力混凝土盖梁跨径大，也无法采用贝雷片结合工钢支架的施工工艺。因此，在利用既有桥梁构件的前提下，采用抱箍结合工钢支架的施工工艺是最佳选择。

2 工程概况

该项目施工内容包括对10 个桥墩进行加固、设置防船撞结构设施，结构形式为在既有桩柱式桥墩排架左右两侧各新设一根直径为2.0m 的钻孔灌注桩，并在桩顶新设一道预应力混凝土盖梁，盖梁尺寸为顺航道方向（横桥向）长度20.6m，横向（顺桥向）宽度3.2m，高度2.5m。新盖梁顶面托住原有盖梁，承担上部结构及车辆荷载及船舶撞击力荷载。新设预应力混凝土盖梁立面图、侧视图如图1所示。

图1 新设预应力混凝土盖梁立面图、侧视图（砼=混凝土）

3 盖梁支架结构设计

由于该跨海大桥属于危桥，无法在桥面上使用倒挂工艺。根据现场实测得知，旧桥系梁实际标高比设计图纸高1.4m 左右，如表1所示，净空高度无法满足贝雷片结合工钢的方案，决定采用抱箍结合工钢支架的组合施工工艺。

表1 新盖梁底至旧系梁顶的净空高度

抱箍结合工钢支架的组合施工工艺是由两个大钢抱箍、两个小钢抱箍、八个高度调节装置、加强钢板、两条内主梁、两对外主梁、多根拉条、多个分配梁、多个斜分配梁组和盖梁底模组成。两个大钢抱箍分别设置在两根新设墩柱上，两个小钢抱箍分别设置在两根既有墩柱上，各大钢抱箍和小钢抱箍上均设置有两个高度调节装置，高度调节装置上设置有水平横向延伸的加强钢板，内主梁设置在两根既有墩柱对应的高度调节装置上的加强钢板上，外主梁设置在相邻的新设墩柱和既有墩柱对应的高度调节装置上的加强钢板上，内主梁和外主梁均水平横向延伸，位于同一侧的两外主梁间隔布置，外主梁的内侧与内主梁的外侧接触，两根相对的内主梁、两根相对的外主梁和内、外主梁的重叠部分，均通过拉条连接固定。多个分配梁垂直于内主梁延伸方向并间隔设置在内主梁和外主梁上端。斜分配梁组设置在既有墩柱和新设墩柱四周，斜分配梁组包括多个形成棱形的斜分配梁，一端通过转动机构与分配梁转动连接，另一端与外主梁或内主梁连接。盖梁底模设置在分配梁上端，并沿新设墩柱和既有墩柱排列方向延伸，盖梁浇筑在盖梁底模上。

3.1 横向分配梁

横向分配梁采用工字钢I16，布置间距不大于700mm，每根工字钢长5.2m，单侧伸出盖梁外侧1m作为工作平台[1]。

3.2 纵向主横梁

主横梁采用工字钢I63b，长度12m，主横梁在中间两根柱子（即有墩柱）上对插，外侧主横梁伸入跨中不小于3.1m，在内主梁和外主梁上端间隔设置多个分配梁，分配梁垂直于内主梁延伸方向，在既有墩柱和新设墩柱四周均设置斜分配梁组，斜分配梁组包括多个形成棱形的斜分配梁，一端通过转动机构与分配梁转动连接，另一端与外主梁或者内主梁连接。横梁下方的中间既有墩柱用100t 螺旋千斤顶调节高度，外侧新浇筑墩柱用50t 螺旋千斤顶调节高度，如图2和图3所示。

图2 盖梁支架立面图

图3 盖梁支架俯视图

3.3 抱箍

在两根既有墩柱排列方向的外侧新设置两根墩柱，新设墩柱与既有墩柱间隔布置，且新设墩柱直径大于既有墩柱。在既有墩柱上设置大钢抱箍，在新设墩柱上设置小钢抱箍。新设墩柱采用单层抱箍，既有墩柱采用双层抱箍，每层高50cm，纵梁与抱箍间设置千斤顶，抱箍采用两块半圆弧型钢板制成，设置加劲板，采用高强螺栓连接。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，同时对墩柱混凝土面进行保护。

4 支架施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

施工工艺流程如下：设计并加工抱箍—吊机、驳船配合人工安装抱箍—安装高度调节装置—安放工字钢主横梁—铺设横向分配梁、斜分配梁组—安装盖梁底模板—支架预压—混凝土浇筑—拆除侧模板—养护—预应力张拉、孔道压浆、封锚—拆除底模板及支架。

4.2 施工操作要点

第一，抱箍安装好后，应检查高强螺栓连接是否拧紧，加劲板处连接处要确保留有一定的间隙，在抱箍的底部做好记号，并在抱箍承受荷载后观测其是否下沉。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力，并对墩柱混凝土面进行保护，在墩柱与抱箍之间设置一层5mm厚的橡胶垫[2]。为确保旧桥墩质量安全，抱箍前须对墩柱混凝土强度进行回弹试验，试验合格后方可进行抱箍施工。

第二，高度调节装置安装时要调整好标高，并安装限位装置，以防侧滑。高度调节装置上端的加强钢板满焊连接，加强钢板呈水平方向。

第三，使用电动葫芦吊装主横梁时要注意观察上方旧桥横隔板位置是否出现裂缝，一旦观察发现问题要及时停止吊装，分析原因并制定相应措施后再继续施工。内外主梁之间设置的拉条在连接固定时要确保垫片与主梁紧密贴合。

第四，支架拆除要按照“先支后拆、后支先拆”的原则，依次拆除盖梁底模、分配梁、斜分配梁、外主梁、内主梁、小钢抱箍、大钢抱箍[3]。

5 支架预压方案及预压监测

为保证盖梁施工时支架稳定安全，消除支架的不可逆变形，需准确测出支架的弹性变形量，事先对支架进行预压。预压按平台使用时各荷载重量分布情况进行分配荷载，加载重量按设计最大荷载的1.2 倍计算。如图4所示。

图4 盖梁支架预压立面图

5.1 预压方案

预压采用工字钢I36 铺设在盖梁底模顶部，P426×8mm 钢管置于工字钢I36 上方，中间设置1cm加强钢板焊接连接，千斤顶置于钢管与旧盖梁之间，根据编号将各千斤顶安装于加载位置，中间由6 个千斤顶顶住钢板150cm×210cm×0.5cm 紧密贴合连接，外侧由6 个千斤顶顶住三角碶形块紧密贴合连接。

对新设预应力盖梁的现浇过程进行推演，并进行分阶段荷载加载，验证并得出其承载能力。预压达到预设计的要求时，开始进入沉降观测期，观测期以相邻两次观测值不超过2mm 为止。荷载按新设预应力盖梁跨中混凝土重量的60%、80%、100%、110%、120%的顺序逐阶段加载，并进行不间断观测。当加载至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的120%荷载后，于6h、12h、24h 分别观测一次。前后两次观测支架沉落量不大于2mm 后，方可卸载。

5.2 预压监测

支架安装完成后，在预压试验开始前，分别在新设预应力盖梁底模顺桥方向设置前后两排观测点，横桥方向在新设预应力盖梁底模中心线处、1L/4 处、3L/4 处及支架左右边缘位置设置观测点。其中，支架左右边缘位置在工字钢上使用水准仪测量，新设预应力盖梁底模中心线处、1L/4 处、3L/4 处的位置采用钢丝吊铅锤的方法进行测量。

观测加载前各观测点初始状态，并收集基准数据。在加载过程中，为避免加载速度过快造成支架整体受力不均匀，最终出现支架垮塌的问题，荷载分五个阶段施加，第一个阶段荷载加至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的60%，第二个阶段荷载加至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的80%，第三个阶段荷载加至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的100%，第四个阶段荷载加至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的110%，第五个阶段荷载加至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的120%。观测五个阶段的变形情况，并与设计值对比。当实测值与设计值相差较大时，应分析原因并制定相应措施后再进行下一阶段的荷载加载。加载完成后，要持续观测24h，直到支架的变形持续稳定、沉降量不超过2mm 后，观测并记录各测点的最终标高，然后进行卸载。卸载分两个阶段，第一阶段卸载至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的50%，第二阶段卸载至新设预应力盖梁跨中混凝土重量的0%，并精确测出最终卸载后支架各测点的标高，为支架预拱度调整提供依据。

5.3 预压效果

收集整理卸载后的数据并进行分析，支架体系中新设预应力盖梁底模弹性变形为2mm，非弹性变形为1mm，抱箍沉降2 次差值小于1mm，均符合设计要求，预压达到了预计效果，具有可行性。

6 结语

在已完成的10 个新设预应力混凝土盖梁的加固施工过程中，采用抱箍结合工钢支架的施工工艺，工钢内主梁与外主梁错位布置，解决了桥下净空高度不足的问题，且布设方便，可适用于不同的地形及海上、地质条件差的工况。相较于其他施工方法，该施工工艺提升了施工效率，对桥梁结构构件及外观无任何破坏，工艺简单、实用、高效，是一种可以广泛应用的施工工艺。