城市高架大跨度悬臂盖梁支架体系施工技术

沈健聪，王嘉平

（嘉兴市快速路建设发展有限公司，浙江嘉兴 314000）

0 引言

在城市高架桥大悬臂盖梁施工的过程中，支架体系的施工是关键的一步，在整个过程中要保证好施工的安全与质量[1]。目前不同的支架方法对应的承载能力存在着明显的差异，并且根据不同的工程情况选择的不同的支架类型，也受到诸多影响因素的影响[2]。同时，盖梁支架施工也会受到工程所在地的地形，工期，施工安全要求的影响，应针对实际工程条件选择盖梁施工的方法，在保证施工安全与质量的前提下，关键步骤为合理选择盖梁支架[3]。

针对以上的问题，许多的专家学者对大悬臂盖梁支架施工技术进行了研究，张克等[4]基于深中通道大悬臂盖梁的工程，放弃了传统的支架结构形式，采用了一种装配式空间异性结构。韩国祥[5]提出了在施工的过程中对盖梁支架危险截面应力进行实时的监控，利用数字图像相关法技术实时监测盖梁支架关键点的位移，保证了施工的安全和质量。

本文结合某城市高架工程项目，提出了一种适用于本工程，并且经济、安全、可靠、高效的悬臂盖梁支架体系施工技术，为城市高架大跨度悬臂盖梁支架体系设计与施工提供了新的思路。

1 工程概况

1.1 背景介绍

本工程为S302 平湖至安吉公路平湖平善大道至南湖嘉南公路段改建工程（一期）第1 施工标段，线路总长8.65km，桥涵公路等级Ⅰ级，施工范围为主线连续高架桥（不含主线两侧互通高架、地面辅路）工程。工程采用的现浇盖梁有3 种型式：①“Y”型独立墩双悬臂盖梁，长度25.50～27.45m，共224 支。②双墩柱单门洞单悬臂盖梁（另外端为悬臂端），长度34.250～39.978m，共19 支。③三墩柱双门洞框架盖梁，长度43.00～48.80m，共32 支。不同型式的墩柱依据不同的条件确定对应的支架形式。

1.2 施工难点

本工程为市域环境下高架桥桥墩现浇预应力混凝土悬臂盖梁的施工，在现浇盖梁施工的过程中存在着相应的技术难点。

（1）盖梁悬臂端伸出道路施工围挡范围，围挡外两侧保通道路车流量较大，框架门墩盖梁施工存在门洞内的社会交通压力，故支架施工可能直接影响两侧既有道路的交通，造成施工期间交通组织难度高、交通压力大。同时，围挡内施工场地狭小，作业面施工机械多，安全文明施工环保要求高，施工作业难度较大。

（2）支架在现浇施工的过程中，两侧支架悬挑（或者门洞框架）在保通道路车道上方，来往社会车辆多，在施工时存在着坠落物伤害车辆、行人的风险。

（3）本工程盖梁结构的类型较多，样式复杂，结构尺寸跨度及变化较大。盖梁模板设计多样化及成本加大。悬臂盖梁设计的悬臂结构大，渐宽段的框架盖梁长度大，盖梁支撑结构体系经过精心的设计。

2 支架体系结构设计

2.1 支架设计要点

在大悬臂盖梁支架体系结构设计的过程中应结合该工程的特点，在本盖梁模板支撑系统中主要包括基础、钢立柱、平联、斜撑、砂箱、防护安全网层，横梁、贝雷主梁、分配梁、作业平台以及临边护栏等部分。

在本施工技术中的现浇悬臂梁支架，基础与立柱间连接焊接，中间钢管立柱支撑在承台上，采用槽钢作为柱间的联系，平联与地面净空不小于5m，平联数量根据墩高设置1～2 组。主梁采用单层三拼321 贝雷主梁（宽度45cm），长30～32m，横梁采用双拼Ⅱ40 型钢，位于贝雷主梁下，钢立柱与横梁之间设置卸荷砂箱，用于传力、卸载。贝雷主梁的下表面两端均固定连接有连接块，连接块的下端设置有液压伸缩杆，通过设置的钢筋弹簧结构和液压伸缩杆，在盖梁现浇施工时，随着混凝土的浇筑，支架上所承受的来自于盖梁模板的力逐渐增大，现浇盖梁受到的压力通过连接块传导至液压伸缩杆内，通过钢筋弹簧结构的弹力效果，使高架现浇盖梁和钢盖梁之间的挤压力变小，从而起到缓冲减震的作用，且钢筋弹簧结构在不使用时也不会造成高架现浇盖梁发生晃动的问题。

现浇悬臂盖梁支架体系如图1 所示。

图1 现浇悬臂盖梁支架体系

2.2 支架设计验算

在支架体系结构设计完成之后，进行对支架结构的设计验算，以保证整个盖梁支架结构的安全性与稳定性，确保更高的施工质量，以下是以门式框架墩盖梁支架，对其最大截面积，支架跨度最大的盖梁为例分别就其横向转换梁、贝雷纵梁的抗弯强度、抗剪强度、挠度等各个方面进行验算。

2.2.1 横向转换梁计算

均布线荷载标准值：q′=0.42=0.42kN/m。

均布荷载设计值：q=1.35×0.42=0.567kN/m。

（1）对其抗弯强度进行验算，σ=Mmax/W=15.143×106/423000=35.799N/mm2≤[f]=205N/mm2，经验算可得横向转换梁抗弯强度满足要求。

（2）对其抗剪强度进行验算，Vmax=82.94kN。

τmax=82.94×1000×[118×2502-（118-10）×2242]/（8×52800000×10）=38.406N/mm2≤[τ]=125N/mm2，经验算可得横向转换梁抗剪强度满足要求。

（3）对其挠度进行验算。

跨中：vmax=0.466mm≤[v]=2691/250=10.764mm。

悬挑端：vmax=1.815mm≤[v]=1657×2/250=13.256mm。

经验算可得横向转换梁挠度满足要求。

2.2.2 贝雷纵梁计算

纵梁所受线荷载标准值：q′=0.33kN/m。

纵梁所受梁线荷载设计值：q=1.35×0.33=0.446kN/m。

由于纵梁为贝雷梁，抗弯抗剪验算用容许值，则荷载对应用标准值计算。

（1）对其抗弯强度进行验算，Mmax=755.912kN·m≤[M]=4819.4kN·m，经验算可得贝雷纵梁抗弯强度满足要求。

（2）对其抗剪强度进行验算，Vmax=532.102kN≤[V]=698.9kN，经验算可得贝雷纵梁抗剪强度满足要求。

根据以上方法对各个形式盖梁所采用的支架进行强度、刚度以及稳定性等方面的验算，经过验算确定是否满足要求，确保结构的安全稳定。

3 施工技术要点

3.1 支架搭设

由于盖梁支架体系由基础、钢盖梁、平联、斜撑、砂箱、防护安全网层，横梁、贝雷主梁、分配梁、作业平台及临边护栏组成。所以整个盖梁支架搭设施工的流程如下：钢管立柱位置测量放线→（混凝土基础）钢管立柱吊装→卸落块安装→工字钢横梁安装固定→贝雷梁拼装→贝雷梁吊装（分段吊装固定）固定→水平连杆槽钢安装固定→分配梁及操作平台安装→上下梯道搭设（连接通道围护安装）→钢管护栏（定型护栏）安装→防坠落安全密目网层安装→安全警示标准牌挂设。

3.1.1 连接体系安装

支架钢管立柱支撑在承台上和条形基础上，钢管立柱法兰盘螺孔与预埋螺杆准确对中后旋紧螺栓紧固，钢管立柱安装分组进行，安装就位后及时安装纵联，形成框架体系。

3.1.2 卸落块安装

钢管立柱安装完成后，复核柱顶高程，按照拟定高度安装卸落块，用于传力、卸载。

3.1.3 贝雷梁、分配梁安装

贝雷承重梁采用现场就地拼接，分段吊装方式安装，贝雷片与贝雷片间顺桥向采用对拉螺杆连接，横桥向采用销栓连接。贝雷主梁下表面两端均固定连接有连接块，连接块通过液压伸缩杆和钢筋弹簧结构与分配梁相连接；分配梁完毕后，盖梁作业平台采用定制花纹钢板走道，密铺设于分配梁上。

3.1.4 操作平台安装

盖梁安全施工操作平台采用装配式安全操作平台，从连接通道由近及远顺序安装，利用两侧分配梁沿盖梁环形设置，平台四周临边采用全封闭临边定型防护，防落物网采用双层密目安全网，把车道和非机车道上方的贝雷梁兜底包裹到盖梁作业平台上，内侧设置30cm 的活动挡板，底模安装时活动挡板平放在盖梁支架分配梁上，铺满操作平台空隙，侧模安装时活动挡板立起，不影响模板安装。

3.2 支架预压

在支架搭设完毕、检查验收合格，底模安装完成之后，为了检验支架及基础是否满足受力要求，消除支架非弹性变形及地基变形以及实测支架弹性变形，为设置施工预拱度提供依据将对支架进行预压。

拟采用混凝土预制块+钢筋原材的方式全支架预压。支架预压荷载为预压范围内的支架承受混凝土结构恒载与模板重量之和的1.1 倍。以“Y”独立墩标准盖梁混凝土量为152.8m3为例，预压荷载为440t。人工配合汽车吊根据盖梁荷载分布情况，均匀堆载。支架预压进行分级加载，拟采用三级加载，依次为单元内预压荷载值的60%、80%、100%进行加载及卸载，每级加载完成后间隔12h 对支架沉降量进行一次监测。如果12h沉降量小于2mm，说明沉降已经稳定，即可进行下级加载。加载应从跨中向盖梁端、结构中心线向两侧进行均匀布载。

全部预压荷载施加完后，继续沉降观测，每间隔24h 监测一次，监测数据满足规范要求后方可进行支架卸载，荷载持续时间一般不小于72h。

3.3 支架拆除

支架的拆除施工过程有以下步骤。

（1）第一批预应力束张拉、压浆完成后拆除装配支架及下部防护（棚）设施，移至下一墩位，拆除顺序应符合设计要求进行，不可盲目随意拆卸。原则上拆除盖梁支架过程中应该封闭盖梁支架投影内全部交通。

（2）拆除支架前，先检查柱顶砂箱两侧是否支垫稳固，然后缓慢松开砂箱卸落螺丝，砂箱支垫高度缓慢下降（需注意拆卸过程中两侧砂箱须同步对称进行）。

（3）盖梁支架砂箱拆除总体顺序：顺桥向砂箱同时拆，横向由主跨中支墩依次向两侧将拆除砂箱。

（4）拆底模、分配梁作业。

（5）拆除防护设施（棚）、主梁作业。

（6）柱顶横梁、钢立柱拆除。

总体来说，应该在预应力张拉完成后拆除底模，拆除底模时，用手拉葫芦将底模拉紧使其承受底模自重，砂箱卸荷待底模脱落将其抽出。随后依次拆除分配梁、防护设施、贝雷梁等设施。

4 结语

针对在复杂市域内高架桥大跨度悬臂盖梁的支架体系的施工难度大，施工安全与质量难以保证，盖梁样式多样，结构尺寸跨度以及变化较大等问题，本文基于S302 平湖至安吉公路平湖平善大道至南湖嘉南公路段改建工程，对该类工程施工技术加以研究。

（1）在支架体系结构设计过程中根据工程的特点，按照盖梁的样式对支架进行详细设计，采用现浇悬臂盖梁支架体系，通过钢盖梁与横梁之间设置卸荷砂箱，主梁采用单层三拼贝雷主梁，贝雷主梁间设置型钢联系，确保了支架结构的整体稳定性，且安拆较为方便，节省了人工以及工期。

（2）通过研发由底座、导轨和移动支架组成的可调式盖梁钢筋笼绑扎平台，盖梁钢筋骨架绑扎采用分段匹配安装，上下层主筋间距中间使用定位卡槽控制上下排主筋间距和左右间距，主筋连接采用双螺纹套筒连接，提升了钢筋笼施工的效率和质量，侧面采用梅花形高强砂浆垫块控制箍筋位置，保证保护层厚度。

（3）通过在支架施工过程中规范的施工操作，在支架搭设、支架预压、支架拆除的过程中注意规范要求，提高工作效率，合理的加快施工工期，降低对周围居民环境的影响，确保施工安全与质量。