Research on the Construction Technology of the Bridge's Long-span Cover Beam
黄君洲 HUANG Jun-zhou；杨军 YANG Jun；智建涛 ZHI Jian-tao
（中铁二十一局集团第四工程有限公司，西宁 810000）
（China Railway 21st Bureau Group Fourth Engineering Co.，Ltd.，Xining 810000，China）
摘要：从桥梁大跨度盖梁支架设计及施工两方面，详细论述了西安市秦汉大道临潼段上跨陇海铁路立交桥工程桥墩盖梁支架的受力分析，介绍了盖梁型钢支架的安、拆施工技术。通过实际应用解决了市政桥梁受场地制约的问题，达到了节约工期、成本的效果。
Abstract: From the two aspects of the design and construction of the bridge's large-span covered girder bracket, this paper discusses the stress analysis of the cover girder bracket on the bridge pier of overpass in detail, and introduces the installation and demolition construction technology of the cover girder steel bracket. Through practical application, the problem of municipal bridges being restricted by the site is solved, and the effect of saving time and cost is achieved.
关键词：桥梁；桥墩盖梁；支架；少支点
Key words: bridges；bridge piers cover beams；stent；less fulcrum
中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）21-0156-03
1 工程简介
西安市秦汉大道临潼段上跨陇海铁路立交桥工程采用上下行分幅桥梁上跨陇海铁路，单幅宽度25m，主桥长度140m，采用2×70m“V”构连续梁跨越陇海铁路，转体施工。引桥采用30m跨径装配式预应力混凝土小箱梁，三孔或四孔一联，先简支后连续结构，预制架设施工；下部结构为“群桩承台基础+墩柱+盖梁”结构。盖梁采用预应力混凝土，盖梁长23.5m，宽2.0m，墩间高度2.0m；悬臂段长5.0m，为变高度截面，高度由2.0m变至1.2m；端部预留张拉槽口分次张拉，支架现浇施工。
2 盖梁支架的设计
支架是现浇梁施工过程中的支承结构，支架的强度、刚度、稳定性及变形直接影响到结构质量及安全性。现浇支架除基础以外绝大部分使用钢结构支架，其优点是弹性变形和非弹性变形量很小，刚度和强度也较大。钢结构支架的结构形式主要有两大类：一类是多支点支架（如碗扣式满堂支架），另一类是少支点型钢支架。前者是将现浇梁混凝土的荷载通过每一根钢管比较均匀地分布到地基上，地基承载力比较容易得到保证，每根竖向钢管所受的垂直荷载较小；而后者是将现浇梁混凝土的荷载，通过支架的少数支撑传给地基基础，每一个支撑钢管受到的垂直荷载较大，为此必须在钢管柱底设置扩大基础或桩基础。
2.1 支架方案
桥址处为湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅲ；施工场地狭小，平均墩高11m。采用碗扣式满堂支架，将影响其他工程施工，地基处理费用增加，且支架的稳定性将难以保证，因此上跨陇海铁路立交桥盖梁支架选用了少支点型钢支架结构。
具体方案如下：支架立柱采用Ф500mm×10mm螺旋焊管，通过钢板法兰盘固结在承台上，钢管立柱直接作用于承台，高度大于5m的钢管立柱设置10#槽钢连接系杆；立柱柱顶钢板上设置砂筒便于标高调整和支架拆除；砂筒顶设置双拼I63b工字钢横梁，横梁上布设I25a工字钢纵梁，纵梁上铺设定型钢模板。
2.2 支架计算
根据施工技术方案计算各构件受力情况及支架的整体稳定性是否满足要求，根据计算验证方案的可行性，并根据验算结果指导编制施工方案；计算方式采取由上至下逐个验算杆件受力是否符合要求。
2.2.1 计算参数
定型钢模板自重标准值取G1k=1.5kN/m2；新浇混凝土自重标准值取G2k=25kN/m3；
钢筋自重标准值取G3k=1.5kN/m3；人员及设备荷载标准值取Q1k=2.5kN/m2；
混凝土振捣荷载标准值取Q2k=2.0kN/m2；混凝土冲击荷载标准值取Q3k=2.0kN/m2；
荷载分项系数永久荷载取1.2；可变荷载取1.4。
2.2.2 纵梁计算
纵梁采用I25a工字钢，其截面特性值为：Ix=5024cm4，Wx=401.9cm3，tw=8mm，ix=10.18cm。
纵梁承载力荷载设计值：
S1=（G1k+G2k+G3k）×1.2+（Q1k+Q2k+Q3k）×1.4
=（1.5+2×1×25+2×1×1.5）×1.2+（2.5+2.0+2.0）×1.4=74.5kN/m
纵梁挠度荷载标准值：S2=G1k+G2k+G3k=1.5+2×1×25+2×1×1.5=54.5kN/m
根据方案按最大受力截面计算，计算简图如图1、图2所示；纵梁的应力计算结果如图3～图8所示。
最大正应力：■
最大剪应力：■
刚度校核：■
整体稳定性验算：
■
取■，■
因此，纵梁的强度、刚度、整体稳定性均满足要求。
2.2.3 横梁计算
横梁采用2I63b工字钢，截面特性值为：Ix=98084cm4，Wx=3114cm3，tw=13mm，ix=124.2cm。
横梁承载力荷载设计值：
S1中=（（G1k+G2k+G3k）×1.2+（Q1k+Q2k+Q3k）×1.4）/4
=（（1.5×2+2）+（2×2×25）+（2×2×1.5））×1.2+（2.5+2.0+2.0）×1.4）/4=35.6kN/m
S1边=（（G1k+G2k+G3k）×1.2+（Q1k+Q2k+Q3k）×1.4）/4
=（（1.5×2+2）+（1.2×2×25）+（1.2×2×1.5））×1.2+（2.5+2.0+2.0）×1.4）/4=22.9kN/m
横梁挠度荷载标准值：
S2中=（G1k+G2k+G3k）/4=（（1.5×2+2）+（2×2×25）+（2×2×1.5））/4=27.8kN/m
S2边=（G1k+G2k+G3k）/4=（（1.5×2+2）+（1.2×2×25）+（1.2×2×1.5））/4=17.2kN/m
计算简图如图9、图10所示，横梁的应力计算结果如图11～图16所示。
最大正应力：■
最大剪应力：■
刚度校核：■
整体稳定性验算：
查规范得：■，
则有：■，
则有：
■
其中■
则■
■
故■
■
因此，横梁的强度、刚度、整体稳定性均满足要求。
2.2.4 立柱计算
选择钢管为500mm×10mm；钢管最大高度取为13.0m。钢管截面特性：
I=4.6196×10-4cm4，A=1.539×10-2cm2，i=0.173m。
取安全系数1.3，对于单根柱：其上的竖向压力最大为
■。
强度校核：
■
因此强度满足要求。
根据钢管柱的约束条件可知：
■，
则查表得：?渍=0.307（b类截面）
■
因此稳定性也满足要求。
为保证支架整体稳定性，对高度大于5m的支架用10#槽钢将立柱连接成整体。
3 盖梁支架的施工
3.1 支架搭设
根据设计方案在承台上放出钢管立柱中心线，钢管柱采用吊车吊装就位，利用垂球或水平靠尺确定钢管柱垂直后固定于承台上；安装联结系槽钢，在已安装完毕的钢管柱顶端法兰盘上安放砂桶，砂筒顶标高测量，计算后将砂筒调整至合适的高度；砂桶上方安装双拼I63b工字钢横梁，通过拉杆将两侧横梁与墩身连接成整体；横梁上安装I25a工字钢纵梁；纵梁上部铺设盖梁定型钢模板底模。
3.2 支架预压
为保证施工安全、提高盖梁施工质量，在盖梁支架搭设完毕、盖梁底模铺好后，对支架进行预压。
①预压荷载的计算。混凝土容重（配筋率大于2%）：q=26kN/m3，荷载系数取：1.2。
荷载重量（悬臂端5.0m）=（（4.8×（2+1.2）/2×2）+（0.2×2×2））×2.6×1.2=50.419t
荷载重量（中间段9.5m）=（9.5×2×2）×2.6×1.2=118.560t
②预压荷载的施工方案。试验加载物体使用整梱钢筋（圆盘及9m、12m螺纹钢），盖梁长度23.5m，墩柱升入盖梁的钢筋高1.85m，影响加载物的堆放。1.85m以下墩柱间横向堆放9m整捆螺纹钢，两端悬臂端纵向堆放9m整捆螺纹钢；1.85m以上交错堆放12m整捆螺纹钢；最后用圆盘钢筋补充缺少的荷载。
3.3 支架的拆除
张拉完毕后拆除底模、支架，拆除时按安装顺序逆向进行。①在盖梁顶、横梁底同截面处设置3处扁担梁，用钢丝绳、倒链将横梁、纵梁及底模吊紧在盖梁上。②松开砂筒出砂口螺栓，砂筒砂子流出后，卸除砂筒，使横梁与钢管支墩分离。③慢慢松开倒链使横梁、纵梁及底模缓缓落至钢管支墩上，使底模与混凝土分离。④拆除扁担梁，用25t吊车将底模、纵梁从侧面吊出，拆除横梁、钢管支墩。
4 总结
本工程采用少支点型钢支架施工，梁体混凝土未发现漏浆现象，质量满足要求，且在施工中未发生任何安全事故；支架安、拆合计只需2d时间，大大缩短了工期；通过将钢管立柱设置在承台上，减少钢管立柱数量，增大上部型钢横梁刚度的方法，降低地基处理费用节约了成本，产生了良好的社会效益和经济效益。少支点型钢支架不受场地限制，而且操作简单，机械化施工，便捷，安全易保障，施工质量也得到了保证，值得类似工程借鉴。
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