李犇

摘 要：近年来，随着我国建设事业飞速发展，建筑施工技術水平不断跃升，桥梁工程中现浇盖梁的支架体系也不断推陈出新。本文结合肇庆新区起步区长利涌上游段水系综合整治工程站前大道桥盖梁施工中现浇盖梁支架体系的选择及应用做浅要探讨，并着重对销棒法无落地支架体系进行相关介绍。

关键词：现浇盖梁;支架体系选择;销棒法无落地支架体系

一、工程背景

肇庆新区起步区长利涌上游段水系综合整治工程站前大道桥全长669米，其中主桥长248.4米，引桥长420.6米。位于广东省肇庆新区起步区长利大道西侧，为跨河市政桥梁，跨河长度200m。

主桥最大宽度35.5m，桥梁为整幅设计。上部结构为预应力混凝土简支箱梁，下部结构采用矩形双柱式桥墩、预应力混凝土倒T盖梁及冲孔灌注桩基础。

主桥有6跨位于水中，本河道常水位7.5米，高峰水位8.32米，水深约2～4米，其余桥跨均位于河岸上。

二、盖梁设计参数

盖梁采用倒T型预应力钢筋混凝土结构，引桥盖梁长25.5米，倒T型盖梁头宽1.2m，全宽3m，根部截面高3.65m，挑臂尺寸为7.75m，立柱间距为8.72m;主桥盖梁长35.5米，倒T型盖梁头宽1.2m，全宽3m，根部截面高4.1m，挑臂尺寸为7.75m，立柱间距为18.7m。盖梁均按照A类预应力混凝土结构设计。

三、盖梁支架方案的选择

（一）工程重点难点分析

1、本盖梁施工梁体体积大、重量大，大部分为280.25m3～295.04m3，梁体重量从729.8t～767.6t;

2、下部立柱高度较高且在60%盖梁需要水中作业;

3、本工程盖梁施工工期紧，本桥梁为广东省第十五届运动会重要通行节点。根据整体施工计划倒排，本桥梁盖梁施工必须在90日内完成。

4、综上，本桥梁选择盖梁支架方案时，必须同时考虑安全性、经济性、节约工期等各方面因素。

（二）各类现浇盖梁支架体系安全技术经济分析

结合本工程所处环境及实际情况从安全、进度、适用性、成本等多方面对碗扣式支架、钢抱箍式无落地支架、落地式钢管支架、插入销棒式无落地支架等四种支架体系施工技术的优缺点进行分析对比。

1、插入销棒式无落地支架：

安全：本支架体系主要依靠高强合金销棒的抗剪强度来承受来自上部的竖向荷载，可靠性高，支架体系变形小，重点在于对吊装过程的控制，主要为机械施工，易于控制施工安全。

进度：可以采用地面拼装后吊装，支架整体变形小，安装速度快，有利于工程进度，通过有效的流水施工作业安排，每座盖梁周转施工周期可以控制在25天左右。

适用性：因其无落地的特点，可同时适用于陆上盖梁及水中盖梁施工;因支架体系安拆需要一定的空间，因此不适合低矮盖梁的施工，但在高大盖梁施工中具有其独特优势，对于本项目水中高立柱盖梁较为适用。

成本：支架体系需进行定型加工，投入较大，一般只能在本工程内进行周转使用，成本较高，单个盖梁支架成本估算约为25万元。

其他：支架体系安拆过程中可能对立柱产生碰擦，立柱须预留孔道，影响墩柱外观，施工后宜对碰擦部位进行立柱表面修复并使用微膨胀混凝土填塞孔洞。

2、碗扣式支架：

安全：支架承载力受搭设质量和杆件质量影响较大，整体刚度小，承受荷载后非弹性变形大，对地基承载力要求高，由于盖梁长宽比约1：10，其稳定性不及其他支架体系，施工主要为人工搭设，施工安全隐患较大。

进度：主要依靠人工搭设，同时碗扣式支架须进行地基加固处理及支架预压，每座盖梁周转施工周期约为40天。

适用性：原则上只适用于陆上较为平坦区域的盖梁施工，用于水中盖梁施工时须另外搭设平台，于水中高立柱盖梁不适宜，适宜较低陆上盖梁。

成本：材料可周转使用，成本较低，但如需用于水中盖梁施工时要另行搭设钢平台，成本会大大增加，只考虑陆上施工使用时单个盖梁支架成本估算约为10万元。

其他：该支架体系灵活多变，可在不同盖梁间与其他支架形式组合使用。

3、落地式钢管支架：

安全：可承受较大荷载，变形小，主要为机械吊装作业，易于控制施工安全。

进度：支架体系安拆方便，水中作业需提前安装水下支墩，每座盖梁周转施工周期约为30天。

适用性：如承台较大，钢管支墩可支撑在承台上，但承台较小或水中作业时，施工较为困难，本项目水中盖梁施工不适宜。

成本：需进行定型加工，支架上部构造与插入销棒式无落地支架基本相同。下部钢管支墩用于高大盖梁施工时加工成本较高，单个盖梁支架成本估算约为30万元。

其他：盖梁高度大于4m时，支墩作为压杆稳定性较差，需大量布置剪刀撑等构造。

4、钢抱箍式无落地支架

安全：依靠高强螺栓紧固产生的摩擦力承受竖向荷载，可靠性较高，重点着力于高强螺栓材料及施工质量，易于控制安全生产。

进度：可以采用地面拼装后吊装，支架整体变形小，安装速度快，有利于工程进度，通过有效的流水施工作业安排，每座盖梁周转施工周期可以控制在25天左右。

适用性：因其无落地的特点，可同时适用于陆上盖梁及水中盖梁施工;因支架体系安拆需要一定的空间，因此不适合低矮盖梁的施工。抱箍通常为圆形箍，因此多数应用于圆形墩柱构件。抱箍法在盖梁自重在200t以内的中小型盖梁中广泛运用，大型盖梁则对抱箍的材质、尺寸及高强螺栓的规格数量提出很高要求。本项目由于立柱为矩形立柱，抱箍钢板在矩形立柱四个角位置容易产生应力集中，钢板变形不均匀，所以不适宜本项目施工。

成本：支架体系需进行定型加工，投入较大，一般只能在本工程内进行周转使用，成本较高，单个盖梁支架成本估算约为25万元。

其他：抱箍制作完成后，需对钢抱箍进行承载力试验，确定螺栓施拧时的最小扭矩，防止施工过程中因螺栓紧固不足造成支架滑落。

（三）比选结论

根据现状站前大道桥梁项目进度和质量要求，有四种支架体系可以选择，各有优缺点，从适宜性、进度、成本、安全方面分析不同支架体系对比如下：

在综合工期要求和成本控制后，站前大道桥盖梁支架体系做出以下部署：

1、插入销棒式无落地支架用于：PM5、PM7-PM16、PM18共计12个盖梁，计划制作7套以便流水搭接施工;

2、钢管支墩贝雷梁组合式支架用于：PM2、PM3、PM4、PM6、PM17、PM19，计划制作2套进行流水施工;

3、满堂钢管支架用于：PM1、PM20距离地面高度不满足前两种施工条件，因此计划制作2套。

四、支架体系设计

（一）插入销棒式无落地支架设计

站前大道桥均为双柱式桥墩，每根立柱上预埋2个孔道，穿入高强销棒，销棒两端使用高强螺栓与牛腿支撑连接，成为主要受力构件。牛腿上搭设工字钢作为分布式梁体，上方再铺设方木及底模系统。

牛腿采用4cm厚Q345B钢板制作，高强销棒采用直径8cm的30CrMnTi高强销棒，间距37.5cm，预留孔通过预埋直径9.5cm壁厚3.5mm的钢管完成。

主梁采用HN1300×600×22×30工字钢（主桥盖梁）和HN1500×600×22×30工字钢（引桥盖梁），柱两侧各布置一根横向主梁。分配梁型钢采用I22b工字钢。主梁及分配梁均采用Q345B材质。

（二）落地式钢管支架设计

落地式钢管支架体系由砂筒和标准钢管两部分组成，两个部分都由80*80*2（cm）钢板加工，并且用高强螺栓连接。

1、砂筒

砂筒的作用是用于支架的拆除，它连接钢主梁和立柱钢管，起到连接整个支架体系的作用。砂筒由内胆和外筒两个部分组成，内胆外径62.4cm，壁厚2.5cm，外筒内径70cm，壁厚2.5cm，高度0.5m，可调高差为5～8cm。内胆顶钢板与支架体系的主梁相连接，该处采用点焊连接，外筒底钢板与标准钢管相连接，该处选用高强螺栓连接。砂筒外筒底部设置两个出口用于放砂，出口采用M33螺栓进行封堵。

2、标准钢管

标准钢管选用Φ609钢管，壁厚12mm，标准钢管的尺寸既要充分满足本工程大多数盖梁的实际又要能够满足最大悬臂盖梁的主梁受力要求，标准钢管长度分为1.0m和1.5m两种，两端均设置80*80*2（cm）的钢法兰板，钢管之间采用法兰连接（M24高强螺栓）。同断面钢管支架的两个竖管通过剪刀撑焊接成一起进行加固。

（三）碗扣式支架设计

由于站前大道桥PM1号墩和PM20号墩的盖梁离地较低，采用其他形式支架空间不足，所以支架采用碗扣式支架。

碗扣式支架采用φ48mm×3.5mm的钢管，PM1采用LG-90型，PM20采用LG120型立杆。纵横间距为60cm，步距60cm，在支架两侧沿着45?进行剪刀撑加强，在横向每5跨进行剪刀撑加强。I22b工字钢作为模板体系分配梁，间距60cm放置在碗扣支架顶托上，并由顶托控制标高。

考虑到工程中钢材的通用性，采用I22b工字钢作为分布梁，以间距60cm在横向碗扣式支架顶托上布设，采用Q235B材质。在I22b工字钢分配梁上纵向分布间距25cm尺寸5cm×10cm的方木，方木上层铺设18mm厚的竹胶板为蓋梁的底模。

五、销棒法无落地支架施工

（一）施工流程

（二）施工重点

1、原材料（销棒）质量控制

销棒选用30CrMnTi高强销棒，由专业单位加工制造，强度应满足规范要求。销棒制作完成后应进行100%无损探伤检验，并抽取不少于1根进行力学性能试验，试验合格后方可使用。在使用过程中，销棒每次周转均应进行外观检测（磨损和变形情况），每周转4次必须重新进行探伤检测，对不合格的销棒必须进行更换处理。

销棒制造完成后的车丝工作应在加工厂内制作完成，不得在现场进行，应注意不同尺寸、部位立柱采用的销棒长度、丝口位置的不同，应严格按照设计图纸进行加工。

2、销棒预留孔控制重点

销棒预留孔在立柱施工时进行预留，预留孔预留的位置必须依据支架设计形式，通过从盖梁底设计高程结合支架尺寸反算得到，以保证牛腿、主梁、分配梁、底模有足够的安装空间。预留孔安装时，先用井字形定位筋将钢管的两端固定，并用水平尺测量，以保证孔道处于水平状态;同一个立柱的两个预埋钢管的位置，采用定型模块固定，确保相对位置准确，埋置时平面偏差应不应超过2mm。预埋钢管放置完毕后用定位钢筋焊接固定，防止混凝土浇筑过程中发生偏位，钢管的两端必须封堵，防止立柱混凝土浇筑过程中流入预留孔，造成堵管。

为降低销棒支架体系对立柱产生的不良影响，对预留孔处立柱的钢筋做加强处理，具体方式如下：

在钢管端部安装Φ10钢筋网片，并对预埋钢管距离端部不小于30cm的长度使用Φ10螺旋钢筋进行局部加强，详见图5-1。立柱混凝土浇筑时应确保预埋孔处的混凝土密实。待盖梁施工完成后，立柱上的销棒预留孔必须采用同标号微膨胀混凝土进行填充封闭。

3、牛腿制作

牛腿选用4cm厚钢板制作，钢板材质选用Q345b，预留孔洞处及横纵向分别设置有加强钢板，具体结构见图5-2。

4、销棒及牛腿安装控制重点

制作完成后的销棒安装时必须按不同规格做好标记配套使用。

牛腿的安装包括牛腿的套装与销棒螺帽的紧固。牛腿套装好后采用配套的扳手拧紧销棒螺帽，过程中应注意销棒丝口的位置，牛腿背板不得位于销棒丝口部位，避免由丝口处较弱的销棒截面承受由牛腿传递而来的剪力，从而产生安全隐患。

牛腿配套有0.5cm～2cm厚度的调平钢板，以适应10cm以内的高差调控，调平钢板上部设置与牛腿配套的砂箱，调平钢板与牛腿顶板以及砂箱底板应通过螺栓连接。

所有连接螺栓均使用高强螺栓，高强度螺栓连接摩擦面应保持干燥、整洁，不应有毛刺、焊接飞溅物、焊疤、氧化铁皮、污垢等，除设计要求外摩擦面不应涂漆。高强度螺栓应自由穿入螺栓孔，不得采用气割扩孔。

高强度螺栓应在螺母上施加扭矩，分初拧、复拧和终拧三步进行紧固。初拧、复拧和终拧完成后，应在螺母用不同颜色的涂料做出标记，以防止漏拧。紧固高强螺栓应采用专用数显扭矩扳手，以控制螺栓的紧固程度，高强度螺栓的初拧、复拧、终拧应在24h内完成，经检查合格的高强度螺栓节点，应及时封闭。

高强度螺栓连接处的施拧顺序和初拧、复拧扭矩应符合设计要求和国家现行行业标准《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ 82-2011）的规定。

5、主梁、分配梁拼装与安装控制重点

支架体系主梁、分配梁拼装完成后整体吊装放置于牛腿上的卸落砂筒上，并用高强螺栓连接。

（1）钢主梁安装

本工程A型盖梁主梁采用1500×600×28×30H型钢，B型盖梁主梁采用1500×600×28×30H型钢，型钢材质Q345B。砂箱应与横向主梁采取螺栓连接方式固定，两根主梁均与砂筒螺栓连接固定后安装主梁之间的剪刀撑和防倾杆。

（2）剪刀撑、防倾拉杆安装

主梁固定后，为保证主梁受力稳定性，及防止支架侧翻，采取连接剪刀撑和防倾杆措施。剪刀撑分为竖向和水平剪刀撑两种，材料为14#槽钢，与主梁栓接，防倾拉杆为Φ32圆钢。

竖向剪刀撑设置在主梁两端，水平剪刀撑间距6m设置一道并避开立柱，可适当加密，与主梁连接。防倾拉杆设置在立柱两侧，单个立柱两侧各设一根。

钢主梁剪刀撑应该在钢支架主梁平顺的前提下进行安装。安装前应检查剪刀撑是否变形，如变形应及时进行修整。剪刀撑的连接要求与主梁模块连接要求相同，以保证钢支架主梁与剪刀撑的整体性。

（3）分配梁模块安装

分配梁采用I22b工字钢，长度6.0m，间隔0.5m布置在主横梁上，并注意在立柱位置错开分配梁。立柱最大宽度2.0m，拟在立柱位置采用2m的短分配梁I22b垂直设置在立柱两侧。长、短分配梁与主梁采用焊接连接方式，并在分配梁悬臂端部增设一根横向I22b，将短分配梁与长分配梁连成整体，确保作业平台的安全。分配梁与主梁使用焊接连接。

6、支架荷载试验重点

施工前需对支架体系进行荷载试验，消除支架体系的非弹性变形，并获取支架弹性变形参数，与设计参数进行对比验证。

计算盖梁总重时，混凝土单位重量按照26kN/m3计，预压重量取首次浇筑钢筋混凝土荷载的1.1倍，试验采用配重块或沙袋进行堆载。

预压荷载按照50%、100%及110%分次加载，每隔6小时观测其沉降和变形，当支架测点连续2次沉降差平均值均小于2mm时，方可继续加载，若连续2次沉降差平均值大于5mm，则应停止加载，卸除上一级荷载，然后查明原因，重新复核验算，查明原因并做好加固后再行加载。

在加载过程中，销棒未发生变化，各受力系统挠度变形均在容许范围内。加载后，进行24小时观测，如销棒仍未发生变化，说明荷载试验成功，支架体系可靠。

六、结语

经本项目实际验证，通过对四种支架体系进行比对，并选取三种现浇盖梁支架体系进行组合使用，成功的在有限工期内完成了现浇盖梁的施工内容，特别是销棒式无落地支架首次成功的在肇庆地区的桥梁施工中得到验证，其适用于矩形双柱式桥墩、高大盖梁、水中作业等特点非常值得后續类似工程借鉴。

因为每个地区、每座桥梁的设计方案都不是完全一致的，所以我们只有因地制宜，根据桥梁所处的环境、技术特点，结合工期、经济等各方面因素综合考虑合理选用某一种支架或某几种支架组合以符合整体进度计划，才能收到良好的经济、社会效益。同时，各种支架使用前应很据项目实际情况进行充分论证，特别注意对整个支架体系进行受力稳定性验算，同时进行预先加载试验，消除不利影响，以保证整个方案及施工过程的安全性。

参考文献：

[1]GB 50017-2014， 钢结构设计规范[S].

[2]JGJ 82-2011， 钢结构高强度螺栓连接技术规程[S].

[3]JGJ 300-2013， 建筑施工临时支撑结构技术规范[S].

[4] 李华志，《市政工程高架桥施工盖梁技术》 建筑工程技术与设计2017年7期.