一种盖梁的型钢托架施工新方法

     作者：郑晓蒙

    大体积盖梁的型钢托架法施工内容简介。

    1  工程概况

    上海嘉闵高架路及地面道路桥梁工程上跨既有铁路南翔编组站，桥梁范围南起陇南路，北至金昌路，总长521.549 m，从南往北上跨沪昆线、京沪线和沪宁城际铁路等20股铁路线。施工内容主要包括主线高架桥梁和地面桥梁上部、下部结构，桥面系及桥梁附属设施，上部结构为大跨度预应力简支T梁。

    工程全部主线高架桥盖梁及部分地面桥盖梁采用立柱预埋钢销棒的型钢托架法施工，盖梁均为大体积悬挑式预应力盖梁，型钢托架设计以最大盖梁11#墩为对象，其外包尺寸为：25.148 m×3.500 m×4.000 m，混凝土理论方量304 m3，混凝土恒定荷载为7 600 kN。

    2  施工重难点

    该工程3幅桥横断面呈“品”字形布置，均为上跨20股铁路线后的跳水台形式，端点未落地，且3幅桥投影面宽50 m，主线桥盖梁高约30 m。主线高架盖梁投影下方为地面桥桥面和地面桥间隙( 7.50 m)，盖梁悬挑段约17 m宽度在两侧地面桥上，如果在地面桥上搭设承重支架，则将会对地面桥梁体产生不利影响，且阻碍后续桥面系的施工，故设计采用预留销棒的型钢托架形式施工主线桥盖梁，如图1所示。

    型钢托架长27.60 m，质量约50 t，须以两侧地面桥桥面作操作平台，先将托架分片吊上地面桥，并吊装1台750 kN汽车吊到地面桥桥面上用来安装托架桁片，二次倒运、托架拼装是本方案施工的难点；其中钢销棒长度及质量也较大，安装的定位主要由人工来微调，也是托架法施工盖梁的难点。

    3  大体积盖梁施工方案确定

    在立柱上预留好φ150 mm特种钢销棒孔洞，销棒安装好后在其两侧牛腿上各安装1片型钢桁架托架，2片型钢托架采用对拉螺杆多点横向连接为整体后，在其上布置28a#工字钢小纵梁，然后在托架系统上搭设施工平台及盖梁模板系统。托架安装采用750 kN汽车吊吊装安装到位，按规范预压合格后进行盖梁施工。

    型钢托架分为5个系统：销棒支撑系统、型钢主桁架受力系统、桁架片对拉稳固系统、型钢纵梁分配系统及盖梁底模系统。

    4  型钢托架验算

    盖梁（11#墩）长25.15 m，宽3.50m，高4.00m，混凝土自身质量760 t，托架自身质量35 t，底模和侧模总质量80 t，荷载均匀分配。利用SPA2000结构分析设计软件对立柱φ150 mm销棒、托架各纵横梁型钢进行受力分析验算，结果表明该型钢桁架的强度、刚度和稳定性均能满足要求。

    构件最大允许变形量为l/400=69 mm，计算托架的最大理论变形为35.40 mm，但在实际混凝土浇筑过程中的变形应该会小于该值。在混凝土浇筑前对托架进行预压，以掌握托架的强度和刚度，并测定托架的弹性变形。实际测定最大变形量均值为27 mm，以之指导托架设置预留拱度。

    经理论计算及预压后可知，托架在上部混凝土梁浇筑过程中能够满足强度和刚度的要求。

    5  型钢托架施工

    5.1施工顺序

    立柱预留孔设置→销棒、牛腿安装→主桁架片吊装→对拉稳固-纵梁安装→盖梁底模系统安装→托架预压→盖梁施工→托架拆除

    5.2立柱预留孔设置及销棒牛腿安装

    在每根立柱内预留2个内径160 mm的孔洞（共计4个），预留孔中心按立柱中心左右对称设置，横向中心距600 mm，竖向中心距盖梁底3 995 mm，预留孔套管采用西160 mm钢套管，控制2根钢套管的水平度、间距及位置，沿套管纵向每50 cm设置1道定位钢筋，并在底面设置加强钢筋网片，立柱混凝土浇筑时加强周边振捣（不得碰触套管，以免造成偏位），套管端部采用胶布缠绕封口。

    立柱浇筑完成拆模后，立柱脚手架拆到预留孔高度，工人在脚手架上将套管冲洗干净后，配合位于地面桥桥面上的750 kN汽车吊机。吊机两点吊装销棒呈水平状，工人在一端牵绳牵引入预留孔。依次在4个预留孔内插入4根φ150 mm的40铬特种圆钢销棒，安装前销棒两端加工标准丝牙并配备好螺帽。

    安装两端的钢牛腿和置于其上的钢垫板，钢牛腿尺寸为950 mm×350 mm×600 mm，钢板垫尺寸为450 mm×350 mm×12 mm，钢销棒安装好后用特制扳手用φ130 mm螺帽将销棒和牛腿拧紧，并调整牛腿间距和水平，钢垫板设置在牛腿上方。

    5.3主桁架片安装

    主桁架设置在销棒两侧的牛腿上，共2片，每片2层，呈倒T形，上横梁最长27.60 m，净高5.10 m，上横梁为900 mm×300 mm的H型钢，中横梁为450 mm×300 mm的H型钢，下横梁为600 mm×200 mm的H型钢，腹杆采用为400 mm×200 mm的H型钢，桁架片各杆件节点之间采用焊接，杆件节点和支承处加焊钢劲板。采用人工配合1台750 kN汽车吊拼装。

    托架主桁架共分4片运输、吊装，上2片长13.800 m，下2片长10.405 m，待钢销棒和牛腿支座安装完成后即进行桁架安装。先采用750 kN吊机在东侧地面桥桥面拼装4片桁架，再吊装至立柱一侧牛腿上安装到位。另一侧桁架采用相同方法先在地面桥上拼装后吊装至立柱牛腿上。吊装时严格控制吊机作业半径，按要求做好防护工作。在立柱内侧搭设2m×5m上下梯道，作为托架吊装及安装时的人员上下通道。

    5.4主桁架片对拉

    两侧主桁架片安装好后，在2片主桁架纵桥向之间设置φ32 mm对拉圆钢和西48 mm对撑钢管，在横梁预留孔上对拉，共计24道，并在下横梁与立柱间安装4个钢牛腿限位，确保主桁架的整体稳定。

    5.5小纵梁安装

    托架顶部布设56根长7.50 m的280 mm X125 mm的H型钢小纵梁，间距400 mm均布，小纵梁与上横梁间点焊连接。安装好后在两端设置钢管围栏，留置2m长度作为操作平台。在小横梁顶部满铺竹胶板，防止高空坠落。既有线及建筑物侧设置竹篱笆硬隔离（图2）。

    5.6盖梁底模系统安装

    盖梁底模斜坡段采用型钢三角桁架结构，型钢三角桁架在桥面加工完成后分片吊装上托架顶，底模采用厚10 mm钢模板，立柱间水平段底模采用普通100 mm×100 mm木方上铺设厚18 mm竹胶板（图3）。

    5.7托架预压

    为了确保盖梁施工的安全、可靠，对牛腿处的受力情况进行现场试验，通过加载试验，验证其受力性能，同时通过试验结果，检验销棒的刚度和抗剪强度以及销孔处混凝土的抗剪能力。

    根据现场施工条件，采用混凝土预制块加钢筋作为预压荷载。预压荷载不应小于托架承受的混凝土结构恒载与盖梁侧模板质量之和的1.10倍，约700 t（扣除立柱顶端部分混凝土质量）。预压完成并卸载后即可进行后续盖梁施工。

    5.8盖梁施工

    钢筋施工→预应力筋施工→模板施工→混凝土施工→预应力张拉及锚固→压浆及封锚

    5.9托架拆除

托架的拆除顺序按照安装的反向进行，同样需人工配合750 kN汽车吊完成，先拆除盖梁底模系统，然后拆除托架顶部纵梁，再分片拆除主桁架，最后拆除销棒和牛腿（图4、图5）。

    5.10立柱预留孔修复

    托架拆除后对立柱上的预留孔进行及时修复，用微膨胀水泥浆封堵，并将表面修饰美观。

    6  结语

    型钢托架具有结构简单、安拆便捷、载荷质量大、重复利用率高、安全性高、经济性强、可缩短工期等特点，通过现场对型钢托架施工的过程和结果来看，证明了它具有这些特点。对于今后类似的工程，可结合现场的实际情况，灵活设计运用型钢托架，也可借鉴和参考此种施工方法。

    7评述：

    常规满堂支架支撑结构安装、拆除耗时长、控制点检查繁多，导致施工风险高且工期长。型钢托架属于无支架施工，相对于满堂支架无需对基础进行处理，其结构形式简洁、安拆方便且控制点检查明确。根据工程实例，较为详尽地阐述了大体积预应力盖梁的型钢托架法施工工艺及质量控制，因型钢托架刚度大、变形小、具有较高的周转率，故可以降低成本、加快施工进度、提高安全性，具有较好的社会效益和经济效益。