超宽波浪形鱼腹式现浇桥梁支撑体系研究

王志刚WANG Zhi-gang

（中铁一局集团有限公司，西安 710054）

0 引言

成都博览城综合交通枢纽工程，是集地铁（连接地铁1 号线、6 号线、18 号线和16 线换乘车站）、道路交通、商业、园林景观为一体的地下四层的城市交通综合体，总建筑面积约为35.4 万平米。其中福州路桥与地铁1 号线福州路站交叉，三面邻近地铁车站结构，此部分桥台基础结构应与同区域的地铁结构同时施工，是本工程交叉施工最复杂、施工组织难度最大的分部工程。施工前应对具体各细部构件实施先后顺序进行组织优化。桥台承台采用地铁结构施工的同一套支架系统，承台应在地铁结构顶板防水完成后进行浇筑，待承台施工完毕后方可拆除支架。

福州路桥全长376.5m，桥宽77.4m，北附桥长27.5m，南附桥长68.5m，现浇梁采用鱼腹式形式、宽度达77.4m，单片梁浇筑混凝土6000m3，现浇梁宽度达到了国内之最。桥梁分为主线桥、北附桥、南附桥。主线桥跨布置为9×40.5m，采用预应力混凝土等高连续箱梁桥，梁高2.5m，桥台处横梁采用等高设置，中横梁及边横梁采用波浪形，主线桥共分为3 联，每联3 跨，联间设过渡墩，设入桥台长度，主线桥总长373.5m，桥宽77.4m。南附桥、北附桥桥跨布置均为2×40.5m，其中北附桥梁高3m，南附桥梁高2.5m，均采用预应力混凝土直腹板连续箱梁桥，桥梁总长度均为86.9m。

袁文俊，胥悦，方伟名[1]针对成都天府国际机场T2 航站楼高架桥异性超高鱼腹式箱梁提出了DURALOK 新型碗扣支撑体系在大跨度超高鱼腹式箱梁施工过程中的应用技术。龚俊，徐攀，王佳源[2-3]等在深圳前海观景桥变截面鱼腹式连续箱梁及支架模板施工时利用有限元软件分析验算了碗扣支架、主分配梁、次分配梁、主承重梁、次承重梁的支撑体系，模拟验算为深圳前海观景桥的现场施工提供了科学合理的依据。张红梅[4]对鱼腹式现浇箱梁支架搭设与预压技术质量控制进行了应用效果分析。李传辉，李慧莹，赵倩[5-6]等结合清远市北江市区段南岸绿道工程水上S 形鱼腹式景观桥模板支撑体系设计做了应用阐述。本文在此基础上，利用有限元软件设计了成都博览城综合交通枢纽福州路桥超宽波浪形鱼腹式箱梁横梁碗扣支架和组合支架搭建的支撑体系，以期为超宽异性鱼腹式现浇箱梁结构设计和高大模板支撑体系施工提供指导。

1 超宽波浪形鱼腹式箱梁结构设计

1.1 主线桥上部结构设计

主线桥第一联为3×40.5m 预应力混凝土连续箱梁。箱梁总宽度77.4m，在非横梁位置标准断面，通过3 道2cm宽结构缝，将箱梁分为4 幅。2 个中幅箱梁为单箱四室箱梁截面，顶板宽24.33m，底板宽20.5m，梁高为2.5m，箱梁标准段顶板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚64cm，在支承附近腹板增厚至130cm，过渡段长7.2m。桥墩位置的横梁均采用波浪形，高3.2～4.56m；桥台位置横梁采用4.2m 等高；中横梁宽5m，端横梁宽3m，与标准段箱梁间采用0.9m 长的倒T 形角进行过渡。2 个边幅箱梁为单箱双室箱梁截面，顶板宽14.35m，底板宽10.5m。箱梁采用结构找坡，顶底板平行，腹板竖直。承台顶至箱梁底最高29m，支架搭设平均高度为27.36m。

1.2 附桥上部结构设计

北附桥为40.5m+40.5m 预应力混凝土连续箱梁。箱梁总宽27.34m，断面采用直腹板箱梁，为单箱五室截面，悬臂长度为1.85m；纵向箱梁为等高连续箱梁，梁高3m；梁顶底缘平行。箱梁标准段顶板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚50cm，在支承附近腹板增厚至100cm。中横梁宽4m，端横梁宽2.5m，高4m。承台顶至箱梁底最高29m，支架搭设平均高度为8.6m。福州路桥横向宽度大，在混凝土收缩徐变及施工条件的天气条件影响下，混凝土表面易产生干缩龟裂等现象。为保证横梁结构的抗裂性，上部主体结构混凝土均掺入聚丙烯腈纤维。

南附桥为40.5m+40.5m 预应力砼连续箱梁。箱梁总宽49.84m，断面采用直腹板箱梁，通过2cm 宽结构缝，横向分为2 个单箱四室截面；纵向箱梁为等高连续箱梁，梁高为2.5m；梁顶底缘平行。箱梁标准段顶板厚25cm，底板厚25cm，腹板厚50cm，在支承附近腹板增厚至100cm。中横梁宽4m，端横梁宽2.5m，高4m。承台顶至箱梁底最高29m，支架搭设平均高度为8.6m。

1.3 异形鱼腹式箱梁横梁支架搭建技术难点分析

1.3.1 实心鱼腹式波形端横梁异形结构，混凝土体量巨大

本项目箱梁结构采用实心鱼腹式波形端横梁，属于超宽异形结构，实体结构高4.2～4.5m，宽度5m，长度77.4m，混凝土总方量达到1700 余方。现浇混凝土横向结构质量大，支架安全稳定要求高。支架搭设间距小，密度大，检查作业困难，对技术要求高。

1.3.2 超宽比梁，截面变化频繁，沉降量不均

纵向采用鱼腹式波形端横梁为实心结构，跨中采用预应力混凝土空心箱梁。从梁端到跨中，梁体质量变化大，满堂支架受力大小不均，另外一方面箱梁截面中腹板处混凝土厚度大顶板及底板，因此支架的沉降量也不同，支架设计较为复杂，规格较多。鱼腹梁波形梁不规则，墩顶梁较高薄厚变化频繁问题，易产生竖向荷载不均匀，使其杆件的弹性变形不均匀，导致早期裂缝。由于支撑立杆（或立柱）不均匀分布，各部分刚度分布不一致，支架结构搭设难度大，易产生变形。产生的不规则的水平力，导致支架水平方向有不规则的变形问题。

1.3.3 基坑较深，支架搭设的高度较高

本项目承台顶至箱梁底最高29m，支架搭设平均高度为27.36m，模板支架属于高大模板支撑系统，必须编制专项方案并经专家论证。高大模板本身高度太高，不均匀荷载对其变形和稳定都有较大影响，因此对桥梁结构的变形有很大影响，进而施工过程中控制不好容易产生裂缝。基于上述问题，对支架的安全稳定提出了更高的要求，进而对支架的设计提出了更高的要求，需要通过严格的计算来满足要求。

2 支撑体系关键创新技术研究

2.5 m 高箱梁，3.0m 高箱梁采用纯碗扣式支架，支架设计以3.0m 高箱梁为例设计计算，端横梁段支架采用Φ48×3.0mm 纯碗扣式支撑系统和Φ609×16mm 钢支撑+型钢挑梁+贝雷梁+分配梁+碗扣式组合支架两种。跨坡普通段组合支架采用φ609mm 壁厚16mm 钢支撑立柱+工字型钢挑梁+贝雷梁+纵向工字型钢分配梁+横向槽钢分配梁+碗扣式组合支架。

2.1 副桥3.0m 箱梁纯碗扣式支架

箱梁顶板底板由普通段25cm 厚向45cm 过渡，腹板厚度由普通段50cm 向100cm 过渡，北附桥的上半段支架、南附桥上半段支架采用Φ48×3.0mm 碗扣式支撑系统。

2.1.1 板及腹板普通段支架

普通空格室部位立杆纵横向与横杆步距按900×900×1200mm 设置，腹板下立杆纵横向与横杆步距按900×（600+600）×1200mm，其中600+600 表示腹板下横向立杆间距加密为600mm。

2.1.2 底板及腹板加厚过渡段段支架

墩柱中心两侧7.2m 范围内底板增厚渐变段立杆纵横向与横杆步距按600×900×1200mm 设置；腹板增厚渐变段立杆纵横向与横杆步距按600×（600+600）×1200mm 设置，其中600+600 表示腹板下横向立杆间距加密为600mm。

2.1.3 顶板内模支架

支架立杆纵横向与横杆步距按600×（600+900）×1200mm 设置，其中600+900 表示顶板内模横向立杆间距按600+900mm 交错布置。立杆上设纵、横向水平联杆，不设剪刀撑。（图1）

图1 福州路主线桥中幅箱梁模板支架横断面图

2.2 端横梁纯碗扣式支架

端横梁采用4.5m 高，纵桥向宽5m 的截面进行检算，代替其余尺寸小于此截面的端横梁。支架采用Φ48×3.0mm 纯碗扣式支撑系统和Φ609×16mm 钢支撑+型钢挑梁+贝雷梁+分配梁+碗扣式组合支架两种。为缓解于作业人员操作空间的局限性，立杆横杆间距300（横桥向）×600（纵桥向）×1200mm 设置。（图2）

图2 波浪形端横梁模板支架横断面图

2.3 跨坡普通段组合支架

因主线桥第1 联第1 跨基坑底高程及边坡面走向纵横交错，为便于跨越陡坎及坡面交错段，采用φ609mm 壁厚16mm 钢支撑立柱+工字型钢挑梁+贝雷梁+纵向工字型钢分配梁+横向槽钢分配梁+碗扣式组合支架。钢支撑横向最大间距为11.25m，纵向跨距为3m 的布置形式，钢支撑最大高度6.5m，立柱之间采用[14 槽钢作剪刀撑加固。纵向工字型钢挑梁采用Ⅰ45 双拼，贝雷片间距为45cm。贝雷梁上方纵向铺设Ⅰ25 工字钢，间距60cm，Ⅰ25 工字钢上横向铺设[12 槽钢，间距与碗扣支架间距一致。

2.4 桥台下6 号线车站主体结构先期施工组合支架

因地铁6 号线的主体结构处于福州路主线桥的正下方，根据设计要求及合同工期，须先施工桥梁结构再施工地铁车站结构，A9 桥台与6 号线主体结构交叉关系复杂，应先施工主体结构，接着在其顶板上浇筑承台钢筋混凝土，为避免承台混凝土的湿重及施工活载对车站顶板结构造成开裂的风险，采用碗扣支架支撑系统，管材直径48mm、壁厚3.0mm，采用Q345 材质材料制造，使用钢管作为剪刀撑构造材料。支架纵横向与横杆步距按600×600×600mm 设置，剪刀撑布置间距不大于4.8m。天托上横向铺设10cm×10cm 的分布大方木，方木间距为60cm，大方木上纵向向铺设5cm×8cm 的分布小方木，小方木间距为20cm，然后在其上铺设底模，底模采用15mm 厚的竹胶板。模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，竖面纵横向剪刀撑由底至顶连续设置横向剪刀撑，间距不大于5m；剪刀撑底端应与地面顶紧，水平面剪刀撑步距不大于5m。斜杆与地面夹角在45°～60°之间，斜杆每步与立杆扣接。剪刀撑应采用搭接，搭接长度不得小于1000mm，用两个以上旋转扣件分别在离杆端不少于100mm 处进行固定。

2.5 碗扣式满堂支架剪刀撑设置要求

模板支撑架四周从底到顶连续设置竖向剪刀撑，竖面纵横向剪刀撑由底至顶连续设置横向剪刀撑，间距不大于5m；剪刀撑底端应与地面顶紧，水平面剪刀撑步距不大于5m。斜杆与地面夹角在45°～60°之间，斜杆每步与立杆扣接。剪刀撑应采用搭接，搭接长度不得小于1000mm，用两个以上旋转扣件分别在离杆端不少于100mm 处进行固定。（表1）

表1 支架杆件截面尺寸及间距汇总表

3 结论

为满足成都博览城综合交通枢纽总体工筹安排，通过支架的设计和计算并进行优化，提高施工强度和支架稳定性，通过组合支架的设置加快了施工进度并提高了支架体系稳定性，对鱼腹式现浇箱梁施工过程的裂缝控制也起到了关键作用。解决了多幅鱼腹式四箱室闭合型超宽箱梁横桥向超宽，现浇支架基础多台阶且同断面支架高度差异大，支架施工难度大的难题。