赵上海

（中铁二十五局集团第四工程有限公司，广西 柳州 545005）

1 工程概况

芜申运河大桥位于江苏省常州市溧阳市南渡镇，跨越三级航道芜申运河，通航净空为宽70m×高7m。全桥共有30个墩台。孔跨布置：14×30m先简支后连续预应力混凝土组合箱梁+（51+85+48）m预应力混凝土连续箱梁+12×30m先简支后连续预应力混凝土组合箱梁。墩台均采用正交布置，全长971.2m。

连续梁两个边跨梁段分别位于14#和17#边墩上，14#边墩墩高8.75m，17#边墩墩高8.41m。边墩为两根直径Ф1.6m钢筋混凝土门式柱墩，钢筋混凝土桩基础，钢筋混凝土实体盖梁。上部结构连续梁为三跨变截面单箱单室箱梁，顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。14#墩边跨梁段长为7.42m，17#墩边跨梁段长为4.34m,梁高均为2.3m，桥面宽度为13.5m。顶板厚度28cm，底板厚度由30cm渐变至60cm，腹板厚度由50cm渐变至70cm，翼板厚度由20cm渐变至65cm。

2 总体施工方案

根据柱墩及边跨梁段的结构类型、尺寸及0#块支架已有钢材、施工情况，经对多方案进行技术、经济方面综合比选及改进后，拟以边跨梁段最长、墩身最高的14#边墩为设计对象，采用梁柱式钢管支架。

梁柱式钢管支架采用四点直径Ø325mm、壁厚12mm钢管支撑柱，其中距离桥墩较近的钢管支撑柱立于承台上，距离桥墩较远的钢管支撑柱采用混凝土灌注桩基础，钢管支撑柱水平桁撑采用钢管焊接连接。柱顶布置纵向工字钢主梁，主梁与柱顶设置调高沙桶，主梁上再布置横向工字钢分配梁，纵、横向工字钢接触处采用焊接，形成受力整体。再在横向工字钢上铺设纵向方木，纵向方木上铺设竹胶板底模。边跨梁段模板支架结构如图1所示，模板支撑平台平面布置结构如图2所示。

3 支架施工技术

3.1 混凝土桩基础

桩基础N5为直径Ø1.25m，桩长L1=16.0m的C30钢筋混凝土桩基础，采用钻孔灌注桩施工。桩基础与柱墩间纵向中心距离6.23m,桩基础间横向中心距离6.40m。桩基础顶面预埋M25地脚螺栓，地脚螺栓应采用定位钢板准确定位，并与桩基础钢筋骨架焊接牢固，防止地脚螺栓偏位，影响钢管柱安装施工。

图1 边跨梁段模板支架结构示意图（单位：cm）

图2 模板支撑平台平面布置结构简图（单位：cm）

3.2 钢管支撑柱

钢管支撑柱N1采用直径Ø325mm、壁厚12mm钢管柱，钢管柱间纵向中心距离3.98m，横向中心距离6.40m。钢管柱底部采用在承台和桩基础上预埋M25地脚螺栓连接，中部水平横撑采用直径Ø219mm、壁厚6mm钢管焊接连接。支撑柱设计结构如图3所示，水平横撑结构布置如图4所示。

图3 支撑柱设计结构简图（单位：mm ）

图4 水平横撑结构布置简图（单位：cm）

3.3 纵向工字钢主梁

在钢管柱顶设置调高沙桶，再在沙桶顶顺桥向布置纵向主梁N2。主梁N2采用双拼2I45b工字钢组合梁，单根长度8.0m，横向中心距离5.94m。施工前调高沙桶需进行预压，施工时调高沙桶分别与两根主梁和钢管柱顶部上盖板焊接牢固，确保支架整体稳定性。

3.4 横向工字钢分配梁

横向工字钢分配梁N3设置在纵向工字钢主梁N2上，采用15根I36a工字钢，单根长度14.0m，分配梁工字钢间距为40cm，横向分配梁工字钢与纵向主梁工字钢采用焊接连接，以确保在工作状况下整体受力。

3.5 纵向方木及底模

在横向工字钢上铺设纵向方木，方木规格为10cm×10cm，腹板下间距为30cm，底板下间距为40cm，纵向方木上铺设18mm厚竹胶板，以形成7.0m宽底模。

3.6 作业平台及人行通道

纵向主梁工字钢及横向分配梁工字钢均悬挑出边跨梁段周边外2.0m，其上满铺脚手板，作为操作平台及人行通道，四周设置防护栏杆，上部护身栏杆高1.5m，下部护身栏杆距通道脚手板0.6m，并设置宽18cm的挡脚板。

3.7 支架预压

为了检验支架的承载能力、安全稳定性，以及消除支架非弹性变形，取得支架弹性变形和非弹性变形的实测数值，为梁体施工提供数据参数，并作为线性调控的依据。在支架搭设完毕后，经验收合格后方可进行预压处理，压载选用砂袋（每袋1t，便于计算重量）。

支架承受的总荷载：

支架压载前，在纵向工字钢主梁上设置6个沉降观测点，每根主梁在边跨梁段水平投影位置均匀布设3个。观测点位置要求明显且不易被压载沙袋遮挡或破坏，观测点应适当凸起以便于观测。压载时按照总荷载的0%→70%→100%→120%逐级进行加载，加载前应先对观测点做好观测记录，每加载一级需要在加载完毕且稳定2h后进行观测记录，然后再进行下一级加载，观测程序类同。加载至120%荷载时，静载24h后再次测量，直至同一个观测点在沉降量不大于1mm后方可卸载。卸载按照加载逆顺序逐级进行，卸载的同时，同样需要进行观测记录。

4 支架结构受力检算

4.1 荷载计算

（1）结构恒载按式（2）计算。

式中：γc为钢筋混凝土重度，取26kN/m3。

梁端1.44m范围受力直接作用于墩柱盖梁上，根据不同梁段截面面积计算可得：。

（2）模板自重。模板体系主要为方木、竹胶模板、木框架和小钢管。模板自重按式（3）计算。

式中：q1为模板重量，取2.5kN/m2[取自《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ 162-2008）第14页]；A为边跨梁段顶面积，取80.73m2。

（3）支架自重。支架结构主要有钢管支撑柱、中部水平桁撑、顶部水平剪刀桁撑、纵向工字钢主梁和横向工字钢分配梁。通过对各杆件计算，支架约占箱梁结构恒载的15%，故：

计算可得：支架自重Q3=0.15×1699=254.9kN。

（4）施工人员及机械活载按式（5）计算。

式中：施工人员及机械面荷载q2=1.0kN/m2[取自《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 166-2008）第13页]。

（5）设计计算荷载按式（6）计算。

式中：1.2为恒载系数；1.4为活载系数。

4.2 支架结构受力分析及计算

（1）钢管支撑柱受力分析及计算。钢管支撑柱直径Ø325mm、壁厚12mm，材质Q235，其几何特征为：截面面积A=118.00cm2，回转半径i=11.07cm，弹性模量E=2.1×105MPa，允许抗拉抗压应力f=215MPa。钢管支撑柱N1受力如图5所示。根据图5进行受力分析可知，每根钢管支撑柱N1承受荷载为式（7）。

钢管柱支撑高度L=9.6m，中间设置一道桁撑，自由受压长度L0=4.8m，则钢管支撑柱长细比：

根据国家标准《钢结构设计规范》（GB 50017－2003）查附录C中表C-1可得，轴心受压构件的稳定系数φ=0.933[1]，则钢管支撑柱允许承载能力：

安全储备系数：

钢管支撑柱压缩量：

以上均满足要求。

（2）纵向工字钢主梁受力分析及计算。双拼2I45b工字钢主梁，材质Q235。其几何特征为截面面积A=222cm2，惯性矩I=67518cm4，截面抵抗矩W=3000cm3，弹性模量E=2.1×105MPa。单根纵向工字钢主梁N2受力如图6所示。

图5 钢管支撑柱N1受力简图

图6 单根纵向工字钢主梁N2受力简图

根据图6进行受力分析可知，单根纵向工字钢主梁N2承受荷载为：

①强度验算。

②挠度验算。由力学可得，主梁N2在最大正弯矩区间内作用一单位荷载q=1的状态下：

以上均满足要求。

（3）横向工字钢分配梁受力分析及计算。I36a工字钢分配梁N3，材质Q235。其几何特征为截面面积A=76.48cm2，惯性矩I=15800cm4，截面抵抗矩W=875cm3，弹性模量E=2.1×105MPa。单根横向工字钢分配梁N3受力如图7所示。

图7 单根纵向工字钢主梁N2受力简图

根据图7进行受力分析可知，单根横向工字钢分配梁N3承受荷载为：

①强度验算。

②挠度验算。由力学可得，分配梁N3在最大正弯矩区间内作用一单位荷载q=1的状态下：

以上均满足要求。

（4）桩基础受力分析及计算。桩基础N5为直径Ø1.25m，桩长L1=16.0m的C30钢筋混凝土桩基础。桥基地质基本承载力σ0=100kPa，抗剪切允许强度τ0=30kPa，桩基础N5承受荷载F=675kN，通过式（26）计算可得桩基础N5允许承载能力，式（27）可得安全储备系数，均满足要求。

（5）桁撑受力分析及计算。桁撑N4采用Ø219mm，壁厚6mm，材质Q235，其几何特征为截面面积A=40.15cm2，回转半径i=7.53cm，允许抗拉抗压应力f=215MPa。

①按受拉杆件工况计算，桁撑N4允许抗拉能力：

桁撑N4中BD杆最长约L2=7.54m，取BD杆为计算对象。钢管支撑柱BD间距b=7.54 m，柱高L=9.6 m，钢管支撑柱轴向压力Ncr=R=67kN。参考童根树先生[2]《柱间水平撑杆设计方法》第131页公式（49）可知：桁撑N4中BD杆的承拉能力应满足：

由于桁撑N4中BD杆联结2根钢管支撑柱，则n=2；按《路桥施工计算手册》第789页钢构件容许最大长细比的相关规定，取λ=[λ]=150[3]，计算可得：

②按受压杆件工况计算，桁撑N4中BD杆长细比：

以上均满足要求。

5 结束语

针对悬浇连续梁边跨梁段，合理选择支架结构形式，可以保证施工安全，提高施工质量，缩短施工工期，节约施工成本。文章结合墩柱和边跨梁段结构特点，充分利用0#块支架已有钢材对边跨梁段支架进行设计。该支架方案无需在墩柱和盖梁上埋设预埋件，保证了工程外观质量，为工程创优提供保障。施工实践证明，支架承载能力大、刚度大、稳定性好、变形小、安拆方便，在技术及经济效益方面均取得了良好效果，为类似悬浇连续梁边跨梁段施工提供借鉴。