連續(xù)箱梁現(xiàn)澆支架設(shè)計
關(guān)鍵詞：連續(xù)梁；現(xiàn)澆；支架
梁式橋種類很多，也是公路橋梁中最常用的橋型，其跨越能力可從20m直到300m之間。其中，連續(xù)箱形梁橋的箱形截面能適應(yīng)各種使用條件，特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、變寬度橋，具有橋面接縫少、梁高小、剛度大、整體性強，外形美觀，便于養(yǎng)護等優(yōu)點。中等跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，如跨徑40～8Om，非常合適用于高速公路的跨線橋。
由于現(xiàn)澆梁地基處理及支架費用在工程投資中占用很大比例，因此支架類型的選擇非常重要，通過分析，筆者認(rèn)為滿堂碗扣式支架具有多功能、高效率、通用性強、承載力大、受力均勻、加工容易、拆卸方便等優(yōu)點，作為主要支承構(gòu)件腳手架，地基處理成本低，梁體線型控制好，并適用于一般現(xiàn)澆梁臨時支架。從20世紀(jì)90年代中期開始在建筑行業(yè)使用，目前在城市道路橋梁建設(shè)中已廣泛使用。
1地基處理
地基處理的好壞是箱梁施工成敗的關(guān)鍵。碗扣式鋼管支架的單根鋼管承載力一般為30-50kg，支架地基的承載力要求不小于250kpa。首先,對場地進行測定,控制處理標(biāo)高和范圍,再按施工規(guī)范要求進行地基處理。在橫橋向?qū)挾?5m范圍內(nèi)，清除地面雜物和腐植土，整平碾壓，檢查確認(rèn)無翻漿軟彈后填加20-30cm厚的填料。路基填料一般都可作為支架地基材料，填筑后分2層碾壓，每層壓實度95%以上。由于地表水浸泡會導(dǎo)致地基下沉，在場地周圍必須先做好臨時排水設(shè)施，使支架場地高出周圍地面。
地基處理后,進行地基承載試驗，方法是：在現(xiàn)場設(shè)置承壓板，按設(shè)計分級施加豎直荷載，測定承壓板壓力與地基變形，將成果繪成壓力-沉降關(guān)系曲線（P-S關(guān)系線）。P-S關(guān)系線如果接近于直線，則此階段地基中各點的剪應(yīng)力，小于地基土的抗剪強度，地基處于穩(wěn)定狀態(tài)；P-S關(guān)系線如果是下彎的曲線，說明在地基的局部區(qū)域內(nèi)，發(fā)生了剪切破壞，隨著荷載的增加，地基中塑性變形區(qū)的范圍逐漸向整體剪切破壞擴展；當(dāng)荷載增加到某一極限值時，地基變形突然增大，說明進入塑性變形區(qū),發(fā)展、形成與地面貫通的連續(xù)滑動面。地基土向承壓板的一側(cè)或兩側(cè)擠出，地面隆起，地基整體失穩(wěn)，承壓板也隨之突然下陷。因此必須按計算地基承栽力進行加載，各測點必需在P-S關(guān)系線的直線段，方能滿足施工要求，否則需對地基進行另外的處理。
2支架的布置和受力驗算
2.1支架的布置
首先是測量放樣,確定支架的平面位置,對所有構(gòu)件進行嚴(yán)格檢查和驗收,合格方能投入使用。一般跨支架采用碗扣式腳手架滿布搭設(shè)，立桿采用1.2、1.8、2.4和3.0m規(guī)格，搭設(shè)時立桿的接長縫應(yīng)相互錯開。根據(jù)箱梁自身荷載的分布設(shè)計立桿的間距。支架的設(shè)計檢算包括穩(wěn)定性檢算、強度檢算和剛度檢算幾個方面。由于檢算內(nèi)容的不同，其荷載組合也相應(yīng)不同。穩(wěn)定性檢算時，應(yīng)考慮模板和支架的迎風(fēng)面積、支架高度、計算風(fēng)壓、風(fēng)力系數(shù)及施工中的水平力和豎向力的影響；強度檢算時，荷載包括支架自重、模板自重、梁體自重、施工荷載、澆筑混凝土?xí)r的沖擊荷載，對于多跨連續(xù)支架還應(yīng)考慮基礎(chǔ)沉降的影響；剛度檢算時，荷載一般包括模板及支架自重、梁體自重。嚴(yán)格按施工方案搭設(shè)支架,搭設(shè)順序應(yīng)從一端向另一端或從中間向兩端推進。特別要注意:承載構(gòu)件保證垂直、起整體聯(lián)系作用的水平拉桿、剪刀撐搭設(shè)位置準(zhǔn)確、牢固。搭設(shè)支架完畢后,進行驗收,整個施工過程必須符合相關(guān)的安全、技術(shù)規(guī)范要求。
2.2支架檢算
2.2.1地基承載力驗算
根據(jù)箱梁的單位面積平均重力、支架的承載力和施工的可行性，跨中段選出縱向橫桿、橫向橫桿、橫桿步距，并按照選中組合計算每根立桿可承載力。另外，還需按下式驗算地基承載力[1]：
ρ=P6/A=ρk（1）
P6為每根單桿實際承載力，單位為kN；
ρ為單根立桿對地面壓力，單位kPa；
A為底座下枕木支撐單根立桿的面積，單位m2；
ρk為地基承載力，單位kPa。
2.2.2強度驗算
強度檢算對于鋼管腳手架，梁體現(xiàn)澆施工時，由于混凝土澆筑的不均勻性，有可能出現(xiàn)同一橫斷面某處腹板已經(jīng)澆筑完畢，而梁體某處的腹板還沒有澆筑的情況發(fā)生，見圖1。
檢算時應(yīng)按照施工最不利情況進行檢算：單根鋼管承受其上部的分布荷載，而不應(yīng)該考慮分配梁進行分配后的影響。但對于多跨連續(xù)支架，由于施工時混凝土的不均勻分布，應(yīng)按照單跨滿載進行強度檢算。對于大跨預(yù)應(yīng)力橋梁的現(xiàn)澆支架，預(yù)應(yīng)力張拉后，梁體可能產(chǎn)生較大的向上或向下的變形，而向下的變形將給支架造成很大的附加荷載。所以，在檢算支架強度時，不但要考慮澆筑混凝土?xí)r支架的受力情況，還應(yīng)該考慮預(yù)應(yīng)力張拉對支架受力的影響，以免造成預(yù)應(yīng)力張拉后支架損壞或梁體損壞的情況。
對于橋面較寬，縱橫坡度不大的箱梁，可通過支架地基分單元（各單元標(biāo)高不同）和調(diào)整U型頂托相結(jié)合的方法施工至設(shè)計標(biāo)高；但對于橋?qū)捿^小，縱橫坡度較大的箱梁，通過地基分單元和調(diào)整U托的方法就很難實施，會導(dǎo)致單元面積過小，影響支架的穩(wěn)定性。此時，定做一些短小立桿作為找零立桿，可解決該問題。
2.2.3剛度驗算
剛度檢算剛度檢算應(yīng)包括2個方面，即單個構(gòu)件的剛度檢算和整體剛度檢算。單個構(gòu)件的剛度應(yīng)和整體剛度相協(xié)調(diào)，否則容易造成梁體局部平整度不滿足要求的情況發(fā)生。圖1所示在檢算剛度時，不但檢算腹板處受力較大的構(gòu)件剛度，同時還應(yīng)該檢算其他受力較小處構(gòu)件的剛度，在布置受力縱梁或桿件時，應(yīng)根據(jù)單個構(gòu)件的剛度和整體剛度相協(xié)調(diào)的原則布置，腹板處縱梁或桿件的間距適當(dāng)加密，其他位置適當(dāng)加大。
2.2.4整體穩(wěn)定性檢算
支架在順橋向通常與橋墩連接，其順橋向的穩(wěn)定性較好。支架的整體穩(wěn)定性通常只檢算橫橋向的穩(wěn)定。橫橋向整體穩(wěn)定性的檢算是施工中容易忽略的部分，在施工中應(yīng)引起足夠的重視。支架橫橋向的穩(wěn)定性檢算時，一般將臨時墩及其連接系或豎向鋼管和其連接系簡化成平面桿系結(jié)構(gòu)進行檢算，穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)大于1.3。
鋼管的整體穩(wěn)定性是由基礎(chǔ)的不均勻沉降、支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性控制。基礎(chǔ)的不均勻沉降通常采用碾壓、換填、排水等方法處理。順橋向支架應(yīng)和墩身連接，以抵消順橋向的水平力。橫橋向應(yīng)按照支架的拼裝要求，嚴(yán)格控制豎桿的垂直度以及掃地桿和剪刀撐的數(shù)量和間距。
3支架的預(yù)壓施工
支架底模的大小分配梁鋪設(shè)完成后，為確保施工安全要對支架進行等重力預(yù)壓，以檢驗支架及地基的強度及穩(wěn)定性，消除整個支架的塑性變形，消除地基的沉降變形，測量出支架的彈性變形。在施工箱梁底模板時應(yīng)將這部分沉降值加到箱梁的設(shè)計標(biāo)高作為箱梁的施工標(biāo)高，以保證箱梁的竣工標(biāo)高符合箱梁的設(shè)計標(biāo)高值。
預(yù)壓通常采用砂袋法。預(yù)壓時，先按照箱梁截面計算并繪制全橋荷載分布圖，根據(jù)縱、橫截面的荷載圖計算砂袋堆放高度和寬度進行堆載預(yù)壓。應(yīng)對砂袋進行隨機抽樣承重，估算每個砂袋重量。砂袋的堆放位置和順序應(yīng)盡量和實際施工時的加載順序相同。在預(yù)壓期間，應(yīng)定時觀測支架以及基礎(chǔ)的變形情況。預(yù)壓時間應(yīng)和實際施工1孔梁所用時間相同，通常為7d。
圖中，1-混凝土箱梁，2-沙包堆載預(yù)壓，3-鋼管，4-換填石粉，5-橋墩，6-箱梁第一次模板安裝，7-施工便道，8-方木，9-槽鋼，10-方木，11-施工護欄，12-箱梁第二次模板安裝
4預(yù)拱度設(shè)置
碗扣式鋼管支架的預(yù)拱度是通過調(diào)整上可調(diào)托撐來實現(xiàn)。預(yù)拱度設(shè)置要考慮的因素主要有:支架卸載后由上部構(gòu)造自重及活荷載的一半產(chǎn)生的豎向撓度δ1;支架在荷載作用下的彈性壓縮變形δ2;支架在荷載作用下的非彈性壓縮δ3;支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷δ4;由混凝土收縮、溫度變化引起的撓度δ5。預(yù)拱度[2]:
δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5。（2）
在支架按荷載的100%預(yù)壓后，因各種非彈性變形δ3、非彈性沉陷δ4已經(jīng)消除，因此僅考慮δ1、δ2、δ5三種變形。預(yù)拱度最大值設(shè)置在梁的跨中位置，并按拋物線形式進行分配，算得各點處的預(yù)拱度值后，具體進行調(diào)整。
5落架順序
落架是現(xiàn)澆梁施工中的重要環(huán)節(jié)，落架的方法通常有分次卸落可調(diào)托座法、砂袋落架法、砂箱落架法和鋼卸塊落架法。落架順序的確定應(yīng)根據(jù)“從大到小”的原則來確定，即先卸落變形較大的位置，后卸落變形較小的位置，橫橋向應(yīng)同步進行。落架通常分級循環(huán)進行，先從變形較大的位置開始，逐漸向變形較小的位置進行，每次卸落量控制在1-2cm。通常，對于采用滿堂鋼管腳手架的現(xiàn)澆梁用分次卸落可調(diào)托座法。單跨現(xiàn)澆梁，通常采用從跨中向兩邊順序進行；對于懸臂現(xiàn)澆梁，通常先卸落懸臂部分梁體的支架，按照懸臂端至橋墩位置的順序卸落；然后，再按照先跨中后兩邊的順序多次循環(huán)進行。單跨雙懸臂的現(xiàn)澆梁，卸落支架時，跨中的變形較大，如果卸落量控制不當(dāng)，容易造成臨時墩支點處受力較大的情況，造成卸落困難，如果采用強拖硬拽的方法，容易對梁體產(chǎn)生沖擊荷載，應(yīng)盡量避免采用單跨雙懸臂現(xiàn)澆梁的施工方案。
6結(jié)語
現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工時，現(xiàn)澆支架的可靠性是施工質(zhì)量和施工安全的前提。碗扣式鋼管腳支架是較好的支架材料，它施工方便，不需要大型機械設(shè)備，是目前使用較廣泛的支架之一。其次，使用找零立桿可較好地解決縱橫坡度較大的箱梁的支架施工問題。針對不同結(jié)構(gòu)的支架和梁體的施工順序確定支架檢算時的荷載組合以及檢算方法。再次，實際施工中，要針對不同結(jié)構(gòu)的支架和梁體的施工順序確定支架檢算時的荷載組合以及檢算方法。
參考文獻：
[1]周永興，何兆益，周毅松，等.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.
[2]JTJ041-200.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2000.
[3]向中富.橋梁施工控制技術(shù)[M].北京:人民交通出版社，2001.
作者簡介：王元智：男，1969年10出身，學(xué)歷：大本；職稱：工程師（路橋）；研究方向：橋梁工程；
