托架法施工整体式盖梁的应用实例

申林

【摘要】很多省份特别是四川在山区公路的建设中， 40米以上的桥梁设计中均采用空心薄壁墩加整体式盖梁的方式。本文以工程实例介绍托架法施工整体式盖梁的施工工艺。

工程概况：该路基开挖工程位于广元市大石镇，属广陕、广巴高速公路连接线（吴家浩至张家湾高速公路）工程项目LJ6标段，主要技术标准为全线按双向四车道高速公路标准建设，设计行车速度：80km/小时；路基宽度：整体式路基24.5米；分离式路基12.25米；桥梁设计荷载为公路-I级。

本合同内上部结构为40mT梁的两侧桥墩均为空心薄壁墩接整体式盖梁，南河大桥3-16#墩、张家湾大桥4-10#墩均为该种结构形式，桥梁墩高为42.3～65.4米。

施工方案：在接近墩柱顶部时预埋孔道，墩柱拆模后将钢箱对穿于预埋孔道中。在钢箱上利用贝雷片搭设托架，在托架上搭设施工平台进行整体式盖梁施工。如图所示：

荷载计算：

1.盖梁自重（组合系数取1.2）

主跨：A=3.73m2，L=11.9m，G1=3.73×11.9×2600×10÷1000×1.2=1384.874KN；分配长度L=11.9m，单侧荷载集度q1=1384.874÷11.9÷2=58.188KN/m；

支點：支点部位属于桥梁墩身结构处，盖梁及包边墩柱砼自重主要由已浇筑的墩身砼承担，故不计算其荷载。

边跨：平均面积A=（3.73+2.3）÷2=3.015m2，G2=3.015×3.925×2600×10÷1000×1.2=369.217KN；分配长度L=3.925m，单侧荷载集度q2=369.217÷3.925÷2=47.034KN/m；

2、支架自重

1）贝雷梁：

主跨及边跨：贝雷梁尺寸为长×高=3m×1.5m，普通片每片重量0.27t，组合系数取1.2，单侧采用双排单层普通型贝雷梁，则贝雷梁自重q3=2×270×10÷1000×1.2=6.48KN/m。

2）模板自重：

模板采用钢模板，按照80kg/m2进行计算；底板宽1.3m，高2.5m；

主跨部位G3=（1.3+2.5×2）×11.9×80×10÷1000×1.2=71.971KN，单侧荷载集度q4=71.971÷11.9÷2=3.024KN/m；

边跨部位：平均高度=（2.5+1.4）÷2=1.95m，G4=（1.3+1.95×2）×3.925×80×10÷1000×1.2=19.594KN，单侧荷载集度q5=19.594÷3.925÷2=2.496KN/m；

3）分配梁

采用I16工字钢作为分配梁，间距25cm，其中主跨共48根，每根长4.5m，自重G5=48×4.5×20.5×10÷1000×1.2=53.14KN，主跨单侧荷载集度q6=53.14÷11.9÷2=2.23KN/m；边跨单侧G6=15×4.5×20.5×10÷1000×1.2=16.6KN，边跨单侧荷载集度q7=16.6÷3.925÷2=2.12KN/m；

3、施工荷载

施工荷载按照计算手册取值：其中人员、机具等取1.0Kpa，倾倒混凝土取4Kpa，振捣混凝土取2.0Kpa，合计7Kpa；单侧每延米荷载集度q8=7×1×1.3÷2=4.55KN/m；

4、荷载布置

主跨：恒载q1=58.188KN/m， 支架及施工动荷载合计=16.284KN/m；分部长度11.9m；合计q主=74.472 KN/m；

边跨：恒载q2=47.034KN/m，支架及施工动荷载合计=15.646KN/m，合计q边=62.68KN/m；分部长度3.925m；

支点附近：支点附近只计贝雷梁荷载，共计6.48KN/m；

荷载布置示意图如下：

图1.贝雷主梁荷载布置示意图

内力计算：

根据上述荷载布置示意图，计算结果如下：

图2.弯矩计算图（KN.m）

最大弯矩Wmax=1106KN.m，双排单层贝雷梁允许抗弯承载力M=1576.4KN.m，即单侧使用双排单层贝雷梁，其抗弯承载力满足要求；

图3.剪力计算图（KN）

最大剪力Fsmax=450.53KN，双排单层贝雷梁允许抗剪承载力Fs=490.5KN，即单侧使用双排单层贝雷梁，其抗剪承载力满足要求。

支点预埋件受力计算：

根据支点反力比较大等实际情况，支点预埋件采用2[32槽钢焊接成钢箱，双排单侧贝雷梁宽80cm，故预埋钢箱伸出90cm即可；

1、抗剪计算：

查表知，单根[32槽钢，其抗弯惯性矩I=7598.06cm4，该类钢箱其抗弯惯性矩I=2×（2×7598.06+1×（32-1.4×2）^3）÷12=34541.76cm4（两个钢箱并在一起）。

τ=Fqmax×S*zmax÷I÷b=704KN×48.5×8÷34541.76÷17.6=0.45KN/cm2=4.5Mpa<[τ]=85Mpa（按Q235a钢选取）。抗剪强度满足要求。

2、抗弯计算：

支点最大作用力F=704KN，最大弯矩M=704÷2×0.8=281.6KN.m；上述计算知I=34541.76cm4，σ=281.6×32÷2÷34541.76=130Mpa（其中注意换算单位）<[σ]=145Mpa（按Q235a钢选取），故钢箱抗弯强度满足要求；

分配梁受力计算：

分配梁采用I14工字钢作为分配梁，查表知Ix=1127cm4，Wx=141cm3，Yx=1.89cm，根据受力情况，可求出主跨荷载总和为：F总=q主l=74.472×11.9×2=1772.43KN，单根工字钢受力：F单=1772.43÷48=36.92KN，分配梁有效跨径L=2.675m，均布荷载q=28.4KN/m，分配梁受力情况如下图所示：

图4：分配梁受力示意图（单位：m）

1、抗剪计算：

根据受力图，可求出支点处剪力Fmax=F支=F跨中=18.46KN，τ=Fmax×S*zmax÷I÷b=18.46÷14÷88=0.015KN/cm2=0.15Mpa<[τ]=85Mpa（按Q235a钢选取）。抗剪强度满足要求。

2、抗弯计算：

跨中最大作用力Fmax=F支=F跨中=18.46KN，最大弯矩M=F（a+l/2）-1/8ql2=18.46×（0.738+1.3/2）-1/8×28.4×1.3×1.3=19.6KN.m；上述计算知I=1127cm4，σ=19.6×16÷2÷1127=139Mpa（其中注意换算单位）<[σ]=145Mpa（按Q235钢选取），故分配梁抗弯强度满足要求。

结论分析

1、上述貝雷梁抗弯承载力、双钢箱抗剪承载力及抗弯承载力分配梁抗剪承载力及抗弯承载力均满足要求，该方案可行，盖梁施工可一次性浇筑成型。

2、由于钢箱受力较复杂，实际施工时预埋的钢箱应对穿墩身，即左右两侧钢箱为一体，设置双钢箱，两侧钢箱受力转移给整个墩身砼；这样在墩身混凝土根部不易开裂，平衡掉外部荷载，安全隐患较小。

3、在钢箱支点，贝雷梁采用加强片。

4、施工过程中加强贝雷梁的横向连接，确保两侧贝雷梁整体受力，墩柱同侧双排贝雷梁采用标准支撑架连接，墩柱两侧贝雷梁采用螺纹钢连接，以保证贝雷梁的整体稳定性。

施工中注意事项：

1、孔道预埋

柱墩施工到最后一模时，按照整体式盖梁施工图尺寸预埋孔道。

2、对穿钢箱

墩柱拆模后，将加工好的钢箱对穿于预埋孔道之中。钢箱采用2颗32槽钢对焊而成，注意在两槽钢中间加焊加劲钢板。

3、桁片吊装

如塔吊起重能力满足，可单侧一次性起吊，也可先起吊中间5片，后起吊两端梁片。如塔吊起重能力不满足，在墩柱顶部预埋天车，利用可采用卷扬机起吊。

4、混凝土浇筑

由于整体式盖梁自重大，混凝土浇筑不宜过快，不宜采用输送泵进行浇筑。适当控制浇筑速度，在浇筑混凝土的过程中，注意观测梁中变形情况及各支点、贝雷片连接点的连接情况，如有问题立即停止浇筑。

结论：采用贝雷梁作为托架施工整体式盖梁具有施工简便，托架变形小，安全可靠的优点。特别是采用对穿钢箱，操作更加简便。在整体式盖梁施工中具有参考利用价值。