高墩大跨径箱梁桥钢管柱贝雷梁现浇支架的关键施工工序控制.pdf

总655期2023年第25期（9月 上）0 引言高墩大跨径类现浇连续箱梁具有施工速度快、跨越方式简洁、桥型设计美观等优点，受到来自城郊高速公路和城际干线建设项目的格外青睐。但从安全施工角度而言，更高的桥高和更大的跨径意味着需要更坚固可靠的施工临时支架，现浇箱梁的大临支架虽然已经过严谨的方案设计比选验算和专家论证，但在形成桥梁成品前的现浇支架搭设施工中，如何通过准确有效的施工控制将支架的设计方案落地成型，又如何准确识别支架搭设的关键控制工序并检验其施工质量，有效规避后期荷载加载造成的施工隐患，同时保障桥体施工的全过程安全，成为每一座高墩现浇箱梁施工必须面临和解决的重点问题。本文以贵州兴义至环城高速1-1合同段的滴水岩特大桥现浇箱梁支架为例，逐一列举高墩大跨径现浇临时支架关键工序的施工控制和验收管理，为此类桥梁的大临支架提供参考。1 工程概况滴水岩特大桥主桥支架采用钢管柱支承贝雷桁架，贝雷桁架上铺设分配梁，分配梁上搭设满堂扣件式钢收稿日期：2023-02-20作者简介：韩胜（1982），男，贵州遵义人，高级工程师，从事公路工程施工管理工作。高墩大跨径箱梁桥钢管柱贝雷梁现浇支架的关键施工工序控制韩胜（贵州省公路工程集团有限公司，贵州 贵阳 550008）摘要：为解决跨径大、墩柱高的大型现浇箱梁临时支架施工风险较高的难题，从风险辨识反查关键工序的施工控制、在架体搭设需要重复查验从而有效规避支架坍塌风险的关键环节等角度出发，研究大跨径、高墩柱大型现浇箱梁临时支架关键施工工序和工艺，供同类工程参考。关键词：大跨径支架；临时高墩；现浇箱梁中图分类号：U445.46文献标识码：B单位：mm图1 支架体系立面布置图102交通世界TRANSPOWORLD管架支调节梁底纵、横坡，组成梁柱式支架现浇体系。其中，第十一跨墩高46 m，跨径55 m，钢管柱单幅横桥向采用双排布置，每排四根，每组共 8根，规格为1 020 mm，壁厚10 mm，钢管柱相邻两排纵向间距为6 m，两墩横向间距为2.819 m。第十跨墩高42 m，第十二跨跨径墩高48 m，共同跨径46 m，同样在跨中设置钢管柱支撑，每组钢管支墩横桥向采用三排布置，每排四根，每组共12根，规格为610 mm，壁厚15 mm，钢管柱相邻两排纵向间距3 m，两墩横向间距2.819 m。钢管立柱组采用工字钢平联（2I20）加斜撑（HM35）按铰接布置，层间距6 m。横桥向排钢管柱顶布设三根I56a型工字钢组合横梁支撑贝雷片桁架梁。贝雷桁架梁端部在混凝土墩柱顶部位置预埋装配式斜脚牛腿，每个墩面布置五组。主纵梁贝雷梁采用3 m标准件及1 m和1.5 m非标准件组合，排距45 cm，翼板部位90 cm。第十跨和第十二跨贝雷主纵梁按单层布置，第十一跨贝雷主纵梁按双层布置。中跨每排贝雷梁上、下两侧增设加强弦杆，每排每片贝雷梁设连接支撑架，共布置 21 排；钢管架支承分配梁采用 I20a 工字钢，间距70.579.5 cm。扣件式钢管支架立管纵桥向间距70.579.5 cm，横桥向间距50 cm，大、小横管层距按11.2m布置。纵向剪刀撑按底端间距宽3 m以45 角交叉斜向布置，排间距 1 m。横向剪刀撑按底端间距宽 4 m，以 45角交叉斜向布置，排间距为 1.411.59 m，顶部按梁底控制标高调整布置十字交叉纵横管调整线型1-2。支架体系立面布置图见图 1，支架体系断面布置图见图2。2 从施工风险和隐患角度查摆大跨径高墩现浇支架的关键施工的工序控制2.1 钢管柱和贝雷梁等长大构件的吊装风险和工序控制由于滴水岩特大桥上跨城市交通干线，车辆行驶交错密集，因此长大构件的吊装施工首先应考虑的是对社会车辆的安全影响。通过借鉴本标段临近的铁路跨线桥的施工经验，在跨干线上方吊装作业前，除了应按相关规范和操作规程编制吊装施工方案外，还需额外分析吊装全过程有可能的失稳覆盖范围对交通干线的交叉影响，并在起吊前采取有效的人工牵引式缆风绳控制起吊物的游动方向，限制其覆盖面远离正在运行的交通车流。采用人工或机械控制措施均未能有单位：mm图2 支架体系断面布置图103总655期2023年第25期（9月 上）效规避时，需封闭交通，保障安全吊装。涉及吊装设备的基础稳固、吊装荷载以及吊装作业人员安全技术知识等，应在吊装方案内明确。2.2 钢管柱结构连接点因施工不合理导致的节点连接力弱化风险1）钢管柱柱底与基础之间、钢管柱节段与节段、钢管柱顶部与支座之间的连接不稳定：针对本问题，首先，柱底基础结构的预埋件的材料和结构应严格按照设计施工，在柱底首节和顶部最后一节钢管柱的结构形式和螺栓连接方面，柱体的顶、底段都是抗压或抗剪应力相对集中区段，因此，这两个特殊区段的节柱体不宜选择长立柱结构，本桥采用50 cm长的短柱结构，在该短柱的顶、底连接钢板与柱体之间，均采用三角连接钢板进行了边界补强，连接钢板本身也缩小了钢管柱的长细比，保障钢柱管体结构稳定。二是钢管柱连接螺栓的紧固工序：螺栓施工首先应做到对角锁定和双螺母锁定，对钢管柱从上到下各个连接接头的连接螺栓进行不少于两次的螺栓复紧，首次复紧应安排在架体后期承重支架主体（含贝雷梁、钢管柱、箱梁底模等主体承载结构）施工完成以后，主要消除后加载部分的支架对柱体连接产生的安装过程扰动或自重对结构造成的竖向挤压产生的结构空隙；二次复紧则安排在对结构总体按施工荷载要求进行预压完成以后，此次是将预压消除的柱体非弹性变形部分锁定，保障结构正常施工期间安全。2）钢管柱横向连接支架与柱体的连接弱化问题：很多同类桥型习惯采用连接工字钢或槽钢直接与柱体进行焊接的方式连接，这种连接工艺在结构高度较矮、上部荷载较轻时尚可保障结构稳定，但对于类似本桥支架的高墩柱体而言，后期架体安装过程的摇晃扰动易对焊接结构造成撕裂，这种摇晃扰动既能使节点脱焊导致横向连接支架的保障柱体稳定性能失效，也易在焊接过程对钢管柱柱体造成伤害，造成结构受力减弱的隐患，对钢管柱的二次利用成本控制也造成浪费。为此，本桥特地重新采用薄板加工了管柱抱箍，节点间的连接杆件采用两段安装，即先对抱箍与支撑杆件的连接节点采用销子铰接，连接杆对接则采用重叠焊接或现开孔道方式进行销接，都能达到既有效保障结构稳定又不损伤结构主体的效果3。3）钢管柱柱顶支座与横向支撑主梁之间的空隙：这类空隙通常在贝雷梁安装完成、钢管支架搭设以后检查和预压加载以后检查支座支点时发现，存在隐秘性，若不及时检查并加以调整，则后期加载对柱体的应力分配不均造成部分柱体不参与受力支撑、部分柱体承受荷载超限，对架体的直接损伤最大。因此，在支架施工中需高度重视架体安装完成和预压完成两个时间节点的支座检查，对于检查出的空隙，应重新调整支座高度或加钢板支垫等方式，使所有钢管柱体均匀参与受力4-5。2.3 支座系统选择不当或施工不合理导致的支座支撑能力失效风险目前主流支座结构形式通常有以填充标准砂作为伸缩主体的砂筒临时支座、以两侧梯形钢箱体夹顶、底两块三角形钢箱体组合成的高程调节支座、以三角楔形块交错滑移提供高程调节的临时支座等形式，这三类临时支座中，尤其以前两种最为可靠，第三种仅适用于轻型荷载工况使用。但在支座类型的选择中，以千斤顶直接作为临时支座或代替部分支座受力的情况应予以严格禁止，其承压能力、受压回缩、自身结构稳定均不能有效满足支架长时间承受上部荷载压力的稳定要求。2.4 贝雷梁安装过程横向锁定不足导致的架体失稳风险贝雷梁横向稳定锁定主要分两个阶段，第一个阶段在吊装安装阶段，而吊装阶段的最大风险时段又在最先两组梁体的吊装落梁工序。首组贝雷梁安装的主要风险在于没有工作平台和横向支撑，因此在首组梁体落梁后，其安装位置应选在下承重横梁的两个支点之间，切勿安装于横梁的悬挑段，避免横梁失稳。其次，总跨径53 m的贝雷片主梁不适宜整体一次性整体吊装，在采用分段吊装作业后，两段贝雷梁形成长24m的简支梁，由于简支梁支点距离过长，梁体跨中便容易在落梁过程中产生面外弯曲，又由于贝雷梁在弯曲后稳定性会急剧变弱，因此，吊装过程需着重做好横梁支点处的稳定支架，锁定梁片不发生倾覆移动，同时在贝雷梁跨中需借助地面外部锚点将梁体跨中牵拉锚固，保证梁片不发生面外弯曲和梁顶倾覆，在第二组和后续梁片安装就位后，及时在不同梁组之间采用贝雷支撑片按设计方案锁定，方能保证贝雷梁组的安装全过程稳定安全。在全部贝雷梁安装完成后，还应对贝雷梁进行第二阶段的稳定锚固，也即是对梁组支点截面（横梁支撑截面）、1/2和1/4跨中截面进行二次加固，本案例采用的是20槽钢置于贝雷梁组的顶、底两面、再加以10槽钢紧靠各组贝雷梁梁体与20横梁焊接，中间加斜向支撑，形成梁组横向稳定的二次加固。针对如第十一跨的双层贝雷梁支架体稳固效果明显，它在支撑片稳定的基础上进行了整体补强，更有利于后期荷载加载后的支架结构稳定。2.5 分配梁和钢管架扣件安装不合理导致的后期荷载加载架体失稳隐患首先，横向分配梁应尽可能安装在贝雷梁竖杆与水平弦杆的交接点处，有利于结构受力。其次，本桥预压过程中出现了一次架体震动，经检查发现，在预104交通世界TRANSPOWORLD压过程中引起架体震动的根源在于一组横向钢管支架的顶端扣件发生了竖向滑移，滑移距离约2.5 cm，但其引起的架体上下震荡超过了4 cm，因此不得不卸下预压荷载、拆除箱梁底模、重新更换新的扣件、增加补强扣件以后才再次进行预压。这一案例表明，采用扣件扣接水平钢管作为底模承重结构是存在一定的扣件滑移隐患的，在大跨径重荷载的箱梁底模支架方案选择上，在顶、底板荷载区的竖杆顶部水平承重杆下方的扣件应增设至少一组抗滑移扣件，在箱梁腹板等重荷载区域，还可适当增加两组以上的防滑移扣件或选择竖向底托和顶托作为架体拆卸构件，防止因扣件质量问题或锁固不当产生的滑移震荡，造成架体失稳风险。3 结束语综上所述，跨径大、墩柱高的大型现浇箱梁临时支架施工，从钢管立柱到支座、贝雷梁、钢管支架拼装全过程的每一个施工细节的处理，都必须慎之又慎。尤其是上述关键工序和关键节点的工后检查，必须有翔实的检查验收记录，并在预压荷载加载和混凝土浇筑的全过程做好上跨结构（贝雷片主梁和横向I56承重主梁等）的挠度监测和钢管柱体的水平偏移监测，按照结构设计的允许值范围，及时准确地判断架体的稳定状态，做好架体突发工况的应支架急补强预案和人员撤离预案，确保支架施工安全。从本标段其余后续支架施工证明，按上述各项工序控制要点搭设的大临支架工程均安全完成各项施工任务。参考文献：1 中冶京诚工程技术有限公司.钢结构设计标准：GB500172017S.北京：中国建筑工业出版社，2017.2 中国建筑科学研究院，江苏南通二建集团有限公司.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范：JGJ 1302011S.北京：中国建筑工业出版社，2011.3 陈益周.浅谈抱箍螺栓连接钢管柱+贝雷梁支架系统的施工技术J.散装水泥，2022（5）：153-155，158.4 王立敢，胡明峰.大跨度连续梁贝雷梁钢管柱式支架现浇施工技术J.交通世界，2016（34）：104-105.5 冯宝成.高墩柱现浇箱梁钢管柱+贝雷梁平台施工技术研究J.工程技术研究，2021，6（5）：74-75.105