吴连盛

（上海公路投资建设发展有限公司，上海市 200335）

0 引 言

随着城市人口、建筑和交通工具日益高度密集化、外延伸，城际高速公路、城市高架道路、绕城高速公路等工程项目的建设空间不断被压缩，同步放大了传统现浇混凝土施工桥梁搭设支架模板占用空间大、施工周期长等不足。因此，为了克服传统现浇技术的不足，近年来具有大体积、大尺寸、大质量特点的预制装配技术成为城市公路或市政高架道路桥梁领域发展的主要方向之一。以盖梁为例，近几年来采用分节段预制和拼装施工大尺寸、大质量预制盖梁，不仅施工速度快，而且也降低了施工成本[1]。无锡凤翔路快速化改造工程采用湿接法施工，即“两端预制结合中间现浇湿接段”的形式[2]，完成了2 480 cm 大挑臂倒T 型盖梁施工。上海S7 公路在国内首次采用“牛腿式垂直拼缝”工艺完成了单件重量超过200 t悬臂盖梁的节段拼装[3]。

虽然国内少数工程已实现了大尺寸、大质量预制盖梁阶段安装，但因受施工场地空间、运输线路限载、现场机械设备性能、盖梁实际尺寸质量参数等因素的差异和限制，该技术实施起来仍有较大的难度。本文以上海市浦星公路跨芦恒路节点改造新建工程为载体，在采用钢扁担工艺条件下，通过进行吊装机械工况、钢扁担、精轧螺纹钢和预埋件安全验算与分析，阐述分节段安装预制大质量盖梁施工工艺。

1 项目概况

1.1 工程概况

浦星公路跨芦恒路节点改造新建工程北起上海市浦东新区与闵行区界，与济阳路以高架形式对接，并在芦恒路北侧设置一对上下匝道，跨过芦恒路后落地，落地与地面道路合流，至江桦路结束。主线高架道路全长0.941 km（其中高架桥梁结构全长0.821 km），地面道路全长1.709 km。图1 为浦星公路芦恒路节点改造工程位置图。

图1 浦星公路芦恒路节点改造工程位置图

1.2 大质量盖梁概况

与从北往南的第2 排桩号对应编号为P1 的盖梁（见图2），不仅是该项目中质量和尺寸最大的三柱盖梁，而且发挥着承前启后的作用，安装效果与耗时直接影响着整个工程主线高架的施工部署和进度。此外，施工期间现状浦星公路不能中断交通。因此，P1盖梁是整个工程的关键点和难点之一。

图2 P 1 盖梁位置图

P1 平面长度34 300 mm，宽度2 500 mm，总质量580 t（由东段、中段和西段组成，质量分别为180 t、220 t 和180 t），具体参数见表1 和图3。

表1 P 1 盖梁技术参数

图3 三柱盖梁P 1 分节段示意图（单位：t）

2 安装施工流程与关键工序要点

2.1 安装施工流程

根据施工部署和现场交通组织情况，制定了在中节段吊装完成后，先吊装西节段，再吊装东节段的安装施工顺序。关键施工工序流程见图4。

图4 P 1 盖梁安装施工流程图

2.2 关键工序要点

（1）吊装中节段

采用SCC3200-320 t 履带吊单机抬吊预制盖梁P1 中节段，完成与P1 中立柱的坐浆和灌浆施工作业（见图5（a））。

（2）安装定制钢扁担与支撑

待盖梁中间节段安装完成后，安装钢扁担（见图5（b）），在中间盖梁节段上设置预埋钢板焊接工字钢支撑，并设置临时防倾覆措施。

图5 中节段盖梁与钢扁担安装示意图

（3）吊装西节段盖梁

将盖梁节段吊至扁担外侧，调整盖梁西侧节段姿态，盖梁外侧边线与钢扁担平行；盖梁节段就位后吊车缓缓向东行驶，吊至设计位置，随后保持姿态穿入精轧螺纹钢固定（精轧螺纹钢与钢扁担联结），然后进行湿接缝施工，为减轻湿接缝重量，湿接缝宽度缩小至1 m，湿接缝中心线与原设计位置相同。图6为西节段盖梁安装示意图。

图6 西节段盖梁安装示意图

为了不影响浦星公路现状交通，盖梁节段间湿接缝采用定型制作钢结构挂篮（如图7 所示）进行浇筑，该挂篮既可作为湿接缝混凝土浇筑用模板，亦可作为工人的操作平台，顶部设置2 道对拉螺杆对侧模进行固定，挂篮上设置可调节支座，搁置于盖梁顶部，通过支座上的螺栓和设置于盖梁顶部的30 mm厚钢板进行标高控制和调平。

图7 定制钢结构挂篮操作示意图

（4）吊装东节段盖梁

在西节段盖梁安装完成后，采用与其相同的操作步骤安装东节段盖梁。

3 安全计算分析

3.1 吊装机械工况分析

对于SCC3200-320 t 起重机械，无论吊装哪一节段盖梁时，其80%额定荷载均大于各节段重量：

（1）P1 盖梁中节段重210 t，在主臂18 m 回转半径8 m 的情况下，额定荷载为274 t，210 t＜274×80%=219.2 t。

（2）P1 盖梁两侧节段重180 t，在主臂18 m 回转半径8 m 的情况下，额定荷载为230 t，180 t＜230 t×80%=184 t。

3.2 定制钢扁担安全验算

钢扁担材质为Q345B。吊点精轧螺纹钢直径为50 mm，材料等级为PSB830，屈服强度830 MPa，抗拉强度1030 MPa，断后伸长率7%。边分段盖梁自重为180 t，精轧螺纹钢处总拉力为90 t，由3 根精轧螺纹钢承担，则单根螺纹钢最大拉力为300 kN。

（1）西节段盖梁安装后扁担受力验算

据表2 所列各项验算结果，可知钢扁担满足现场吊装和安全使用要求。

表2 西节段盖梁安装后扁担受力验算结果

（2）东节段盖梁安装后扁担受力验算

据表3 所列各项验算结果，可知钢扁担满足现场吊装和安全使用要求。

表3 东节段盖梁安装后扁担受力验算结果

3.3 精轧螺纹钢受力验算

精轧螺纹钢采用直径50 mm 的PSB830 型，最大拉力为558.8 kN。螺纹钢为轴心受拉杆件，拉应力计算结果如式（1）所示：

因此，螺纹钢满足安全使用要求。

3.4 预埋件验算

（1）预埋件参数与布置

预埋件采用焊接直锚筋库-HRB335-Ф20 锚筋，环形布置排列为6 行2 列，行间距120 mm，列间距150 mm；锚板选用SB20-Q345，锚板尺寸为L×B=250 mm×690 mm，T=20 mm；基材混凝土选择C30，厚度2 000 mm。

图8 锚筋布置平面图

（2）预埋件验算

当扁担吊挂单侧分段盖梁时，预埋件会出现受拉情况，据图9 可知，在临界状态下，预埋件所受反力矩平衡见式（2）：

图9 预埋件受力力矩平衡示意图

式中：G 为钢扁担自重，共153 kN（单根扁担25.5 kN，共6 根）；F1为拉应力，950 kN；N' 为上拔力反力，kN；L1、L2为梁端距锚固点距离，分别为2 550 mm和11 100 mm。

由式（2），算出预埋件最不利上拔力N 为141.74 kN（标准值），按照1.3 安全系数，因而上拔力的设计值为184.3 kN。

a.预埋件承载力验算

根据表4 参数，计算出：

表4 预埋件相关参数

故取锚筋截面面积为：Amax= max（A1min，A2min）=9.03 cm2；

则截面实际产生承载力为：F=9.03×102×300 =270 900 N = 270.9 kN；

实际允许承载力为：Fu=A*fy=37.699×102×300=1 130.97×103 N=1 130.973 kN；

所以F＜Fu，预埋件承载力满足要求。

b.预埋件构造验算

基于《混凝土结构设计规范》（GB 50010—2010），采用TS-MTSTool 软件计算得出预埋件构造各项参数指标的实际值均满足最小限值要求，参见表5。

表5 预埋件构造验算结果

4 实施效果

基于精确计算、验算结果，通过采用上述施工工艺流程与做好关键工序点控制，历时1 周左右时间便完成了P1 盖梁三个预制节段的安装，不仅较计划进度提前，而且为高架于2021 年2 月上旬提前通车提供了有力条件。图10 为浦星公路跨芦恒路节点改造新建工程高架贯通效果图。

图10 浦星公路跨芦恒路节点改造新建工程高架贯通效果图