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摘要：黑龙江鹤大高速公路牦牛河大桥，盖梁施工采用支撑桁架作为支撑平台。通过受力分析，支撑桁架选用8根[32b槽钢组成两桁片，每桁片上下由2根[32b槽钢对焊组成上下两纵梁，上下纵梁之间由2根[16a槽钢对焊斜向连接。此设计保证了桁架结构的安全性，达到了施工目的。介绍了高墩长盖梁支撑桁架的设计与施工，可为类似工程施工提供参考。
关键词：高墩；长盖梁；桁架；桥梁施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
黑龙江鹤大高速公路牦牛河大桥设计为整体式桥梁，最大桥高22.2m，上部结构采用1×25m+6×40m+7×25m预应力砼简支T形梁，全桥长446.06m。下部结构采用全幅桥宽双柱式钢筋混凝土变截面墩，桩基采用挖孔灌注桩，墩柱高度21.5~22.5m，双柱间距11.2m，T型梁截面尺寸为h×b=2.5m×1.3m，盖梁长度19m，盖梁混凝土强度等级设计为C40，盖梁最大混凝土方量约为28m3,。在施工过程中，盖梁底模桁架的设计与施工控制对盖梁混凝土的稳定成为整个盖梁施工控制的关键点。
2、盖梁支撑桁架设计
2.1支撑桁架的确定
由于本桥大部分墩柱比较高，盖梁采用常规的落地支架方法进行施工将需要大量的脚手架钢管并耗费很多的人工，且20多m高的钢管脚手架的稳定性很难保证。为保证质量，根据现场实际情况，进行了施工方案的优化，盖梁施工采用
支撑桁架作为盖梁的施工支撑平台，详见图1、图2、图3.
图1盖梁施工平台正面图（单位：cm）
图2盖梁施工平台侧面图（单位：cm）
图3 牛腿大样图
2.2支撑桁架受力分析
取墩柱中心作为支撑点，墩柱之间的中心距离L为14.2m,盖梁支撑桁架受力模式见图4。
2.2.1荷载计算
施工荷载包括：平台及盖梁模板自重，钢筋混凝土重量，施工人员及设备重量，灌注混凝土时振捣产生的冲击力等。每延米的荷载计算如下：平台及模板重（自重20tA）N1=8.3kN；钢筋混凝土重N2=106.2kN；施工人员及设备重N3=2.2kN；振捣混凝土时产生振捣力N4=5.2kN：
则=N1+ N2+ N3+ N4=121.9kN/m，取1.3安全系数，均布荷载q=1.3，Ni=158.5kN/m。
图4 盖梁支撑桁架受力模式（单位：m）
2.2.2支撑桁架受力分析
考虑施工中存在盖梁混凝土从跨中向两侧浇筑的情况，此时支撑桁架处于最不利受力情况，故跨中为支撑桁架最不利受力截面，即跨中承受最大弯矩，支撑桁架最不利受力计算模式见图5。
图5支撑桁架最不利受力计算模式
跨中最大弯矩Mmax=ql2/8=4.0×106kN·m，需要截面抵抗矩Wx≥Mmax/f=12.68×106mm3。式中，f为材料抗拉抗压极限强度，f=315N/mm3。
查材料力学可知[1]，选用两根最大的[40c槽钢或I63c工字钢，其截面抵抗矩Wx难以满足要求，为此只有想办法增大抵抗矩Wx。根据现有材料，选用8根[32b钢槽组成两桁片，每桁片上下由2根[32b槽钢对焊组成上下两纵梁，上下纵梁之间由2根[16a槽钢对焊斜向连接，如图1和图6所示。[32b槽钢截面特性为：x轴的惯性矩Ix=8 144.2cm4，截面抵抗矩Wx=509.012cm3，截面面积A=55.1cm2，腹板厚度d=10mm，翼缘宽度b=90mm，等效高度h=306mm，等效宽度b=85mm，自重为0.43kN/m。
图6双片桁架断面图（单位：mm）
如图6所示，根据平行移轴公式可计算8根[32b槽钢相对于x轴的惯性矩为：Ix=8×（8 144.2cm4+55.1cm2×67.5cm×67.5cm）=2 073 549cm4,Wmax=2 073 549cm4/(67.5+16)cm=24.83×106mm3＞12.68×106mm3。
考虑桁架自重后，每片桁架的跨中最大弯矩为：Mx=1/2×1/8×（158.5+1.3×0.43×8）kN/m×（14.2m）2=2 053.9kN·m。
每片桁架的每端最大剪力：Q=（158.5+1.3×0.43×8）kN/m×14.2m/4=578.6kN。
2.2.3强度验算（1）抗弯强度验算：Mx/0.5Wmax=165.4N/mm2＜f=315N/mm2,滿足要求。（2）剪应力验算：Qh’b’/2Ix=Qh’b’/(2Ix/8)=2.9N/mm2＜抗剪强度fv=185N/mm2，满足要求。（3）支座局部压应力验算（钢销受压计算）：支座反力为F=578.6kN，支承面积为A=0.18×0.20m2，局部压应力=F/A=16.1N/mm2＜＜f=315N/mm2,满足要求。（4）挠度验算：f=5ql4/(385EI)=19.2mm＜=14 200mm/400=35.5mm[2],满足要求。
经各项受力验算，所选择槽钢规格满足受力要求。
3、支撑桁架安装与盖梁砼施工[3,4]
3.1施工流程
预埋钢箱（b×h=400mm×400mm）安装钢销牛腿安装桥型垫片吊装桁架焊接连接杆铺设分配梁及盖梁平台安装盖梁底模盖梁钢筋绑扎安装盖梁侧模盖梁砼浇注拆模。
3.2盖梁支撑桁架的安装
墩柱砼浇注7d后，用2根长3.3m[32b槽钢中间焊接两块厚度为10mm钢板组成的钢销穿进墩柱顶预留孔洞中（预留孔洞位置时应该考虑盖梁的横坡）。钢销在墩柱两侧各伸出50cm作为桁架支承牛腿，在伸出的钢销上安放桥型垫片，以增加桁架的支承面，然后用吊车或塔吊或卷扬机将桁片吊放在桥型垫片上，墩柱两侧各安放桁架一片。两桁片之间采用[16a槽钢进行焊接以加强整体稳定性，然后在桁架上横铺2[14b槽钢作为分配梁，间距为500mm，在分配梁上铺设木板和焊接围栏形成施工平台。
3.3盖梁混凝土施工
为了减少桁架跨中的弯矩和变形，盖梁混凝土浇注时应从柱顶两端开始往跨中进行分层浇注，使盖梁两端产生的负弯矩抵消跨中一部分正弯矩，从而增强桁架的安全性。
4.施工效果
通过黑龙江鹤大高速公路牦牛河大桥高墩长盖梁施工实例认为，采用长盖梁支撑桁架施工工艺，具有以下特点：一是地形影响较小，而且不需对地基进行处理；二是盖梁支撑桁架安装及拆除比较方便，周转次数多，施工进度保证，节约成本，经济效益显著。
关键词：高墩；长盖梁；桁架；桥梁施工
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
黑龙江鹤大高速公路牦牛河大桥设计为整体式桥梁，最大桥高22.2m，上部结构采用1×25m+6×40m+7×25m预应力砼简支T形梁，全桥长446.06m。下部结构采用全幅桥宽双柱式钢筋混凝土变截面墩，桩基采用挖孔灌注桩，墩柱高度21.5~22.5m，双柱间距11.2m，T型梁截面尺寸为h×b=2.5m×1.3m，盖梁长度19m，盖梁混凝土强度等级设计为C40，盖梁最大混凝土方量约为28m3,。在施工过程中，盖梁底模桁架的设计与施工控制对盖梁混凝土的稳定成为整个盖梁施工控制的关键点。
2、盖梁支撑桁架设计
2.1支撑桁架的确定
由于本桥大部分墩柱比较高，盖梁采用常规的落地支架方法进行施工将需要大量的脚手架钢管并耗费很多的人工，且20多m高的钢管脚手架的稳定性很难保证。为保证质量，根据现场实际情况，进行了施工方案的优化，盖梁施工采用
支撑桁架作为盖梁的施工支撑平台，详见图1、图2、图3.
图1盖梁施工平台正面图（单位：cm）
图2盖梁施工平台侧面图（单位：cm）
图3 牛腿大样图
2.2支撑桁架受力分析
取墩柱中心作为支撑点，墩柱之间的中心距离L为14.2m,盖梁支撑桁架受力模式见图4。
2.2.1荷载计算
施工荷载包括：平台及盖梁模板自重，钢筋混凝土重量，施工人员及设备重量，灌注混凝土时振捣产生的冲击力等。每延米的荷载计算如下：平台及模板重（自重20tA）N1=8.3kN；钢筋混凝土重N2=106.2kN；施工人员及设备重N3=2.2kN；振捣混凝土时产生振捣力N4=5.2kN：
则=N1+ N2+ N3+ N4=121.9kN/m，取1.3安全系数，均布荷载q=1.3，Ni=158.5kN/m。
图4 盖梁支撑桁架受力模式（单位：m）
2.2.2支撑桁架受力分析
考虑施工中存在盖梁混凝土从跨中向两侧浇筑的情况，此时支撑桁架处于最不利受力情况，故跨中为支撑桁架最不利受力截面，即跨中承受最大弯矩，支撑桁架最不利受力计算模式见图5。
图5支撑桁架最不利受力计算模式
跨中最大弯矩Mmax=ql2/8=4.0×106kN·m，需要截面抵抗矩Wx≥Mmax/f=12.68×106mm3。式中，f为材料抗拉抗压极限强度，f=315N/mm3。
查材料力学可知[1]，选用两根最大的[40c槽钢或I63c工字钢，其截面抵抗矩Wx难以满足要求，为此只有想办法增大抵抗矩Wx。根据现有材料，选用8根[32b钢槽组成两桁片，每桁片上下由2根[32b槽钢对焊组成上下两纵梁，上下纵梁之间由2根[16a槽钢对焊斜向连接，如图1和图6所示。[32b槽钢截面特性为：x轴的惯性矩Ix=8 144.2cm4，截面抵抗矩Wx=509.012cm3，截面面积A=55.1cm2，腹板厚度d=10mm，翼缘宽度b=90mm，等效高度h=306mm，等效宽度b=85mm，自重为0.43kN/m。
图6双片桁架断面图（单位：mm）
如图6所示，根据平行移轴公式可计算8根[32b槽钢相对于x轴的惯性矩为：Ix=8×（8 144.2cm4+55.1cm2×67.5cm×67.5cm）=2 073 549cm4,Wmax=2 073 549cm4/(67.5+16)cm=24.83×106mm3＞12.68×106mm3。
考虑桁架自重后，每片桁架的跨中最大弯矩为：Mx=1/2×1/8×（158.5+1.3×0.43×8）kN/m×（14.2m）2=2 053.9kN·m。
每片桁架的每端最大剪力：Q=（158.5+1.3×0.43×8）kN/m×14.2m/4=578.6kN。
2.2.3强度验算（1）抗弯强度验算：Mx/0.5Wmax=165.4N/mm2＜f=315N/mm2,滿足要求。（2）剪应力验算：Qh’b’/2Ix=Qh’b’/(2Ix/8)=2.9N/mm2＜抗剪强度fv=185N/mm2，满足要求。（3）支座局部压应力验算（钢销受压计算）：支座反力为F=578.6kN，支承面积为A=0.18×0.20m2，局部压应力=F/A=16.1N/mm2＜＜f=315N/mm2,满足要求。（4）挠度验算：f=5ql4/(385EI)=19.2mm＜=14 200mm/400=35.5mm[2],满足要求。
经各项受力验算，所选择槽钢规格满足受力要求。
3、支撑桁架安装与盖梁砼施工[3,4]
3.1施工流程
预埋钢箱（b×h=400mm×400mm）安装钢销牛腿安装桥型垫片吊装桁架焊接连接杆铺设分配梁及盖梁平台安装盖梁底模盖梁钢筋绑扎安装盖梁侧模盖梁砼浇注拆模。
3.2盖梁支撑桁架的安装
墩柱砼浇注7d后，用2根长3.3m[32b槽钢中间焊接两块厚度为10mm钢板组成的钢销穿进墩柱顶预留孔洞中（预留孔洞位置时应该考虑盖梁的横坡）。钢销在墩柱两侧各伸出50cm作为桁架支承牛腿，在伸出的钢销上安放桥型垫片，以增加桁架的支承面，然后用吊车或塔吊或卷扬机将桁片吊放在桥型垫片上，墩柱两侧各安放桁架一片。两桁片之间采用[16a槽钢进行焊接以加强整体稳定性，然后在桁架上横铺2[14b槽钢作为分配梁，间距为500mm，在分配梁上铺设木板和焊接围栏形成施工平台。
3.3盖梁混凝土施工
为了减少桁架跨中的弯矩和变形，盖梁混凝土浇注时应从柱顶两端开始往跨中进行分层浇注，使盖梁两端产生的负弯矩抵消跨中一部分正弯矩，从而增强桁架的安全性。
4.施工效果
通过黑龙江鹤大高速公路牦牛河大桥高墩长盖梁施工实例认为，采用长盖梁支撑桁架施工工艺，具有以下特点：一是地形影响较小，而且不需对地基进行处理；二是盖梁支撑桁架安装及拆除比较方便，周转次数多，施工进度保证，节约成本，经济效益显著。