由于山区地形复杂、起伏较大, 搭设满堂支架需要平整场地, 并进行大范围的基础处理;搭设钢管支架需要爆破开挖, 浇筑混凝土扩大基础或桩基承台作为钢管立柱的基础。山区高速公路匝道桥采用满堂支架和钢管支架施工组织难度较大, 其搭设和拆除过程也隐藏着诸多安全、质量风险, 往往是施工中的重点和难点。

本文通过对桥梁施工现浇支架进行分析研究, 针对山区高速公路匝道桥的施工特点, 提出以双抱箍支撑组件附着在桥梁圆形墩柱上, 仅通过双抱箍支撑组件作为主要承载结构, 布置匝道桥混凝土梁现浇支架的施工新思路。并以某山区高速公路匝道桥双抱箍支撑支架的设计及安装拆除为例进行探讨, 为类似工程提供参考。

某山区高速公路匝道桥共3联, 跨径布置为 (18.177+2×18) m+ (3×18) m+ (3×18+18.309) m, 全桥总长180.486m。箱梁采用单箱双室布置, 梁宽9.25m, 高1.4m, 梁顶横断面为6%单向排水坡, 梁底与梁顶横向保持相同坡度。为简便起见, 选取0~6号墩进行介绍, 结构布置如图1所示。

匝道桥0~6号墩原地面相对高差约30m, 桥梁墩柱高度范围为15~45m, 除6号墩为空心薄壁墩外, 其余为圆形截面墩柱, 直径有1.4m及2.0m 2种尺寸。桥梁上部结构为预应力混凝土连续箱梁, 采用现浇施工工艺, 逐跨一次浇筑成型。

1) 山区独特的地形、地貌、地质及交通等条件对支架设计约束较多。

2) 现浇施工平台最大高度达45m, 对支架的设计要求高。

3) 地面高差大, 现浇施工作业面很高, 支架安装、拆除难度大。

4) 桥址沿线环境复杂, 地面施工作业面狭小。

现浇支架形式一般有落地支架和非落地支架2种, 落地支架即从地面开始搭设的支架, 常见为满堂支架和钢管支架;非落地支架即在墩柱侧壁设置牛腿, 以一定的结构形式于高空组成施工支架。

满堂支架施工组织较简单, 材料市场供应充足, 不需大型机械设备投入, 但其搭设高度受到限制, 施工时需要平整场地, 进行地基处理;钢管支架也需要在局部范围进行基础处理, 可根据地面承载条件设置扩大基础或桩基础, 但支架安装时需要起重设备具有相应的起重能力, 当其搭设高度较大时, 钢管立柱及其排架的稳定性是控制的重点;非落地支架直接附着于墩柱侧壁, 通过一定的结构处理, 能够更好地满足施工要求。

从支架安装质量、操作人员安全、钢结构投入数量、施工现场的场地和拟投入的安装设备等因素综合考虑, 采用非落地支架。

根据现场条件和施工特点, 设计出一种新型双抱箍支撑支架, 结构如图2所示。

1) 支架结构主要由双抱箍支撑组件、卸荷装置和支架梁系组成。

2) 双抱箍支撑组件采用串联的2套抱箍安装在桥梁圆形墩柱上, 通过抱箍方位调节及调高立柱、联梁组合形成支撑组件。抱箍结构与墩柱之间加设橡胶垫层, 提高摩擦系数, 其摩擦力由连接抱箍的螺栓数量、型号及力矩决定。

3) 卸荷装置用于支架拆除时卸载落架。

4) 支架梁系包括横梁、贝雷及其组件、分配梁等结构构件, 梁系顶面形成模板支撑平台和施工操作平台。

该支架的特点是:

1) 双抱箍支撑组件克服了单个抱箍牛腿承载能力不足的缺点, 较大程度简化了支架结构, 免去了大量基础处理及支架搭设的工程量。

2) 双抱箍支撑组件实现工厂化、装配化施工, 效率较高, 经济性好, 同时保证施工质量, 降低安全风险。

3) 较好地适应了山区施工设备起吊能力小、运输困难、场地狭小等条件。

根据支架结构计算的结果, 对抱箍进行细部设计, 确定其采用2.5块圆弧形钢板 (板厚t=20mm) 制成, M24的高强螺栓连接, 抱箍高1 800mm, 采用64个高强螺栓连接, 如图3所示。抱箍紧箍在墩柱上产生摩擦力提供上部结构的支承反力, 是主要的支承受力结构。为了提高墩柱与抱箍间的摩擦力, 同时保护墩柱混凝土面, 在墩柱与抱箍之间设1层2~3mm厚的橡胶垫。

支架梁系结构所承担的荷载通过双抱箍支撑组件传递, 由于作用点偏离墩柱截面中心, 必然对其产生偏心荷载效应, 因此还需按照现行标准JTG D62—2012《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的规定和要求, 对墩柱结构的受力情况进行分析验算, 本文不予赘述。

1) 安装方案 现场利用的主要安装设备为1台塔式起重机, 经过起吊能力和覆盖范围分析, 将其设置在匝道桥的中间位置。支架安装采取散拼方案, 最大起重量为半套抱箍的质量, 约为2t。塔式起重机吊装抱箍至操作平台后, 通过链条葫芦进行装配化组装, 形成双抱箍组件并及时固定后, 依次安装支架上部梁系构件及模板系统。安装按照对称原则, 自下而上、由内及外的顺序进行, 及时进行构件临时固定, 确保支架整体稳定。

2) 安装工艺流程 抱箍位置标高测量放样→安装操作平台及人行通道→依次安装上、下抱箍及其他组件→安装卸荷装置→依次搭设横梁、贝雷及分配梁→安装模板系统、脚手架操作平台及施工防护设施。支架安装效果如图4所示。

1) 拆除方案 通过卸荷装置卸载落架, 按照与安装相反的顺序进行, 支架梁系及模板体系按自上而下的顺序, 横移出箱梁范围后, 采用塔式起重机起重下放。抱箍组件拆解后, 人工辅助横移, 采用塔式起重机起重下放。

2) 拆除工艺流程 支架卸荷落架→拆除侧模及底模→拆除分配梁、贝雷及主横梁→拆除卸荷装置→拆除双抱箍组件→拆除内模、操作平台及人行通道等。

本文介绍了山区高速公路匝道桥现浇施工的一种新型支架结构, 不受地形、地貌、地质、高度等条件限制, 不需要配备大型起重设备, 经过实践证明, 该支架体系完全满足类似桥梁混凝土现浇施工需要。支架结构受力合理明确, 结构简单, 能有效保证施工质量, 降低施工成本, 并实现快速施工, 同时减少安全、质量风险, 具有明显的经济价值。