跨河跨路变截面连续梁组合式现浇支架施工技术

摘"要：随着高速铁路的发展，为解决跨越山谷、道路及河流等障碍，各种跨度的变截面预应力混凝土连续梁发挥出了其独特的优势。挂篮悬臂浇筑法作为变截面连续梁常见的施工方法，由于其普遍存在施工周期长、工艺复杂等特点，往往成为项目总体工期控制中的重大节点。新建江苏南沿江城际铁路跨南横套河连续梁施工过程中，为缩短施工工期，综合考虑适用性和经济性，通过采用钢管贝雷梁加承插型盘扣组合式支架法，加快了工程进度，确保了施工安全和质量，并为今后类似连续梁施工提供了借鉴。

关键词：变截面；连续梁；钢管贝雷梁；盘扣架文章编号：2095-4085（2024）05-0010-04

0"引言

预应力混凝土连续梁桥因其结构刚度好、变形小、伸缩缝少等优点，在跨径40～200m范围内优势明显而得到广泛应用。目前针对变截面预应力混凝土连续梁现浇施工方法主要有悬臂浇筑法［1-2］和落地满堂支架法［3］等。其中悬臂浇筑法采用移动式挂篮作为施工机具，因其结构整体性好，不受场地条件限制而得到广泛应用。落地满堂支架法施工简单，不需要大型起重设备，但是需要投入大量施工支架，费用较高，且容易受桥位空间和地质条件限制。从目前的研究成果来看，变截面连续梁施工研究多集中在挂篮法，对于跨越河流、道路等障碍物采用支架法施工方面的研究并不多见。

本文以新建江苏南沿江城际铁路（48+80+48）m跨南横套河变截面预应力混凝土连续梁桥为工程背景，基于有限元程序建立的空间模型，开展钢管贝雷梁加承插型盘扣组合式支架法施工研究，并从受力角度优化支架构造，确定了安全可靠的施工工艺。

1"工程概况及重难点分析

1.1"工程概况

新建江苏南沿江城际铁路跨南横套河连续梁桥长176m，跨径（48+80+48）m， 主墩身（233#～236#）为异形圆柱墩， 墩高15m～18.5m。梁体各控制截面梁高为：边跨直线段及中跨跨中截面最低点处梁高3.852m、 中支点梁高6.635m、梁底下缘按二次抛物线变化；箱梁顶宽12.6m、 底宽6.7m，箱梁截面为单箱单室直腹板截面，顶板厚38.5cm，腹板厚度分别为48cm、70cm、90cm。底板厚度由跨中的40cm按二次抛物线变化至中支点梁根部的100cm。

总体分为5个现浇节段和2个跨中合龙段。5个现浇节段分别为2个主墩36mT构现浇（B节段、 单T构混凝土方量为785.4m3）；2个边墩30.75m支架现浇（A节段、 单边混凝土方量为405.3m3）及主跨跨中38m的支架现浇段（D节段、 混凝土方量为494.4m3）。2个合龙段为两个主墩T构间的合龙段（C节段、 单合龙段49.2m3）。梁体平、立面位置及孔跨构造（见图1）。

1.2"重难点分析

（1）支架的设计是本工程重难点。支架现浇梁属于多支点支撑体系，上部荷载通过多支点分散，且变截面连续梁桥各截面尺寸变化较大，为防止不均匀沉降造成失稳或梁体开裂，须确定合理的支架结构形式。

（2）因梁底为二次抛物线变化，每根支承钢管高度都不相同，施工中的一点点偏差都会影响支架受力和成桥线形。需进行精确计算与安装控制，且高空作业安全风险高。

（3）支架模型计算中，焊缝均按等强考虑。由于本工程支架较高，管桩焊接量较大，管桩焊缝质量是控制重点，且单桩竖向力较大，如何保证管桩承载力满足设计要求是本工程控制重点。

2"组合式现浇支架施工技术

2.1"施工总体方案

变截面连续梁现浇支架结合连续梁合龙段位置、梁体荷载分布、现场地形条件及上跨既有河流、道路等进行合理布置，软弱地层采用插入式钢管桩基础以保证其承载力满足施工要求。严格控制混凝土浇筑顺序，加强过程监控，避免支架应力集中。注意控制合龙段浇筑时间，关注合龙段长度与温度变化。

采用支架贝雷梁加承插式盘扣式钢管支架进行现浇施工，模板统一采用方木及竹胶板制作。施工步骤如下。

步骤一：一次性完成钢管贝雷梁支架体系搭设，盘扣支架搭设按堆载预压顺序依次进行。

步骤二：BD三个节段先进行支架预压后再预压边跨A段现浇段支架；全部预压完成后进行模板、钢筋及混凝土施工（见图2）。

步骤三：首先浇筑BD三个节段，分别为两个主墩36mT构（B节段）及主跨跨中38m现浇段（D节段）；然后进行中跨合龙段C节段浇筑施工；最后进行两个边跨直线（A节段）现浇施工。

步骤四：全桥预应力施工完成后进行支架体系的拆除，完成全桥施工。

2.2"组合式现浇支架设计

2.2.1"支架设计

本工程钢管贝雷梁支架共设置24排φ630mm×8mm钢管立柱，单排布置6根，支承跨度2.47～15m， 地面以上高度11.6～18.2m。钢管立柱间横杆采用2c20槽钢，斜杆采用c20槽钢进行连接以保证整体稳定性。钢管立柱顶部放置双拼I45横梁，D节段张拉应力端采用三拼I45，横梁顶部顺桥向设置28组贝雷梁作为承重梁，承重梁上为I14工字钢分配梁，间距60cm、90cm。张拉预应力段采用双拼I14分配梁，间距30cm。

盘扣支架立杆位于分配梁正上方，采用φ60mm、壁厚3.2mm的热镀锌Q345B型钢管，步距30～150cm。盘扣支架顶部顺桥向放置I14工字钢，横向布置10×10方木，方木间距10～18cm。张拉应力集中段方木满铺且模板为20mm厚，其他部位模板为15mm厚竹胶板。在底板弧线较大处（墩顶两侧），需在顶托上部安装木质楔形块，以确保工钢与顶托处受力均衡。组合式支架设计（见图3、 图4）。

2.2.2"有限元模型分析

采用极限状态法设计，结构构件按照短暂设计状况，安全等级二级，结构重要性系数1.0。荷载形式：①混凝土自重；②架体自重；③模板自重；④施工人员、材料及机具荷载；⑤倾倒、振捣混凝土荷载；⑥风荷载；⑦桩基础不均匀沉降（考虑1cm）。

工况分析如下：

（1）计算构件强度：1.2×（①+②+③）+1.4×（④+⑤+⑥）+⑦。

1.1×（①+②+③+④+⑤+⑥）+⑦/1.2×①+⑦（预压工况）。

（2）计算构件刚度：①+②+③+④+⑤+⑦。

（3）计算构件稳定性：1.2×（①+②+③）+0.9×1.4×（④+⑤+⑥）+⑦（浇筑混凝土对支架稳定性计算）。

（4）计算抗风倾覆稳定：0.9×（②+③）+0.9×1.4×⑥+⑦（考虑支架搭设完毕后，仅考虑风荷载对支架整体倾覆稳定性的计算）。

采用Midas civil建立有限元模型（见图5）。钢立柱在柱脚处固结，钢立柱与平联斜撑共节点，钢管立柱与承重梁、承重梁与分配梁间均采用一般连接模拟。模型加载值：翼缘板6～6.5kN/m2， 腹板荷载99.7～172.5kN/m2， 顶底板20.4～36kN/m2， 支架迎风面风荷载0.17kN/m2。

经计算分析，得出支架位移及应力（见表1）。支架结构验算可知，各杆件强度、刚度、稳定性均能满足要求。

2.3"组合式现浇支架施工

2.3.1"钢管桩打设

钢管桩采用75t履带吊配DZ120型震动锤逐排插打，插打过程严格控制垂直度偏差不超过0.5％，打入深度按贯入度和入土深度双控制。达到设计入土深度，贯入度在25mm/min时可停止打桩。为防止地层土质变化，打桩过程中如果下沉速度很快，则需要增加桩长，如果未打到设计深度但锤击2min未下沉，可停止打桩。

钢管桩接桩前须修整钢管桩顶端变形部位。接桩采用吊车完成，对接环焊缝焊完后沿桩周均布加焊4块220cm×10cm的加劲钢板，以增强钢管桩整体刚度。按设计桩顶标高完成管桩接长后，在钢管桩顶面焊接一块长90cm、宽90cm、厚1.5cm的钢板做为承托顶，周围用加劲肋钢板焊成斜向支撑。

管桩之间用c20槽钢做水平撑和剪刀撑与钢管处接头板焊接牢固，以确保形成稳定的整体支架。单个剪刀撑高度3m，根据支架高度，7m以内设置一道，7m以上设置2道。剪刀撑设置在地面以上1.5m及贝雷梁以下1.5m处。

2.3.2"贝雷梁及盘扣组合支架搭设

标准段钢管顶部设置双拼I45a工字钢横梁（加强段为3拼），长14m，单根型钢对接满焊后，腹板两侧增设15mm厚连接加劲板。双拼焊接时焊接接头错开1m以上。横梁摆放至承托中心位置，并用10mm厚钢板在承托顶面横梁两侧焊接限位连接板进行限位固定。

贝雷片在场地内根据设计跨度进行组拼成节，并注意异型贝雷所在位置，两节一组安装好花架后进行单跨吊装至横梁上。贝雷吊装前在横梁上放样标记好每组贝雷梁摆放位置。贝雷梁与横梁间利用小槽钢焊接限位卡进行槽钢限位。为保证贝雷梁横桥向稳定性，每隔6m在上下弦杆采用10号槽钢进行贯通连接。

在贝雷梁安装完成后进行横向分配梁安装。分配梁采用I12.6工字钢，在局部加强段采用双拼I14工字钢，分配梁与贝雷梁间利用型钢U型卡进行限位固定。

盘扣支架立杆布置间距、每排高度及数量须严格按照设计方案实施。底顶托调整高度控制在30cm以内，最底排横杆（扫地杆）距底板高度为50cm。横杆步距最大150cm。顶部自由端高度小于65cm。同一水平高度内相邻立杆连接套管接头的位置宜错开75mm以上，盘扣支架的安装顺序为逐层先立柱、后水平杆、最后斜杆等组件。架体顶、底层设置水平剪刀撑。

由于本工程连续梁底部抛物线设计，为保证盘扣支架顶部顺桥向I14工字钢梁与顶托密贴，采用4～20mm钢板塞紧。工字钢梁与顶托采用铁丝绑扎固定。

2.3.3"堆载预压

支架搭设完成后进行支架预压，以检查支架的安全性，确保施工安全，并消除支架自身非弹性变形影响，便于线型控制和预拱度设置。支架预压荷载取支架承重的混凝土结构恒载与模板重量之和（其中A段1 098t、 B段2 105t、 C段1 290t、 D段183t）的1.1倍。

压重的先后顺序应按照混凝土的浇筑顺序进行，荷载分别按设计荷载的60%、100%、110%进行，每级加载完毕1h后进行支架变形观测，加载完毕后每6h测量一次变形值。最后两次沉降观测平均值之差不大于2mm时，即可终止预压开始按100%、60%、0分级卸载。堆载预压完成后，按设计标高+设计预拱度+弹性变形值调整各顶托高度。

2.3.4"模板安装

顶、底板及腹板内外模均采用15mm竹胶板。底板板边超出梁底边线约50mm，以利于支立侧模。模板之间连接部位采用发泡剂填塞以防漏浆。底板及腹板方木间距15cm，内腹板方木间距30cm。腹板内、外侧背肋加固方木间距60cm，采用φ20精轧螺纹钢为对拉拉筋，另外在底板设置横向通长拉杆两道。

内模支撑采用φ48×3mm钢管直接支撑于纵向方木骨架上，并用可调支撑杆进行调整。立柱横向间距布置为（50+80+80+80+80+50）cm，纵向间距为90cm，在墩顶处两边3m范围段纵向间距调整为60cm，立杆下部用焊接在底板钢筋骨架内竖向预埋钢筋固定。

2.4"施工控制要点

（1）本桥采用支架现浇，纵向预应力张拉后支架的受力将重分布，主墩两侧及跨中现浇两侧支撑体系受力增大，同时，考虑到混凝土收缩导致支架受水平力作用，为防止支架屈曲变形而倾倒，施工过程中应重点加强支架横向连接系质量控制。

（2）为抵消施工阶段因梁体弹性压缩、混凝土收缩徐变及温差位移，各墩活动支座安装时，应注意设置预偏量，并安装临时锁定。待预应力张拉完成且受力体系完成转换后解除临时锁定。

（3）实际合龙温度应根据施工计划合龙日期温度变化，取桥位处最低和最高月平均温度的平均值。

（4）考虑钢筋、模板安装及预应力张拉，边墩高顶帽部分应在连续梁施工完成后再施工。

3"结语

基于有限元模型分析的钢管贝雷梁加承插型盘扣组合式支架法在本工程变截面连续梁施工中的应用，实现了经济适用、安全可靠的目标。梁部施工时间仅用了72d，比同类型挂篮法施工节约了46d工期，按节点要求顺利完成了全线贯通目标，为今后其他类似工程施工提供了有益参考。

参考文献：

［1］刘翠云，董传洲.国外预应力混凝土连续梁桥发展和施工技术［J］.世界桥梁，2011（6）1-4.

［2］张金阳.预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工控制研究［D］.阜新：辽宁工程技术大学，2021.

［3］陈斌，刘鑫，王洪新.大跨度预应力混凝土连续梁桥分段支架法施工控制［J］.中国市政工程，2011（3）56-59.

作者简介：唐力夫（1984—），男，汉族，黑龙江绥化人，本科，工程师。研究方向：铁路及公路工程。