论文部分内容阅读
摘要：钢箱梁吊模支撑系统适用于跨越既有桥梁进行现浇梁施工的钢箱梁吊模施工混凝土现浇梁时全部荷载由钢箱梁支撑系统承担，不在下面桥上搭设临时支撑，避免对正在通行的斜向跨越桥梁的影响。钢箱梁吊模支撑系统包括：钢箱梁吊模支撑结构和临时混凝土支撑结构，施工中的全部荷载由钢箱梁吊模支撑结构传递给下部的临时混凝土支撑结构，最终依靠临时结构的钻孔桩提供全部支撑力。
关键词：钢箱梁吊模；施工现浇梁
Abstract: the steel box girder crane die support system suitable for both across the bridge for the in situ beam construction steel box girder crane die construction concrete cast-in-place beam when all load by steel support system for not listed below the bridge built temporary support, to avoid are going oblique crossing bridge effect. Steel box girder crane die support system including: steel box girder crane die support structure and temporary concrete support structure, the construction of the whole load of the steel crane die support structure transfer to the lower part of temporary concrete support structure, and ultimately rely on temporary construction of bored pile to provide full support.
Keywords: steel box girder crane die; Construction cast-in-place beam
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一工程概况
天津市快速路大沽南路立交二期工程C线桥C19～C23、D线桥D18～D22两联预应力混凝土连续梁各两跨斜向跨越一期海河桥，跨度42m＋47m，斜交角度410，梁宽12.76m，梁高1.9～2.4m。C、D主线跨越一期海河桥A、B两幅桥，施工不允许占用桥面，桥上无法限行、限速、限载。由于斜交角度大，一期海河桥梁体承受不了二期桥梁荷载，无法采用满堂支架施工。C、D主线桥中间有轻轨高架桥，与C、D主线桥间距0.6m，高度与C、D主线桥相同，施工空间狭小。
图1桥梁平面图
二 施工工艺
1．总体施工工艺
C19～C23、D18～D22两联梁在上跨段两侧部分采用支架法进行施工，上跨段两跨箱梁采取钢箱梁吊模施工。钢箱梁吊模施工结构包括：钢箱梁吊模支撑系统结构和临时结构。钢箱梁吊模支撑系统根据现场情况和检算结果设计，现场安装。在A、B桥外侧和中间设置临时结构，钢箱梁吊模支撑系统架设在临时结构上。在钢箱梁吊挂系统上铺设模板，浇筑混凝土后进行预应力筋张拉、压浆，最后拆除钢箱梁吊模支撑系统、模板及支架。
图2桥梁施工工艺断面图
2．钢箱梁吊模支撑系统
钢箱梁吊模支撑系统承受全部施工荷载，避免对一期海河桥造成影响。钢箱梁吊模支撑系统包括：主钢箱梁、横向联接、吊杆、风撑梁、砂盒结构、下纵梁、下横梁、斜撑、模板支架；临时结构包括：基础、下墩柱、盖梁、上墩柱。荷载传递路径：下横梁→下纵梁→吊杆→上横梁→主钢箱梁→临时结构。
3．钢箱梁吊模结构
①模板支架
箱梁模板采用木模进行施工，模板下面横桥向铺设小方木，小方木下面顺桥向铺设大方木。该联梁是变截面梁，梁底到钢箱梁的横梁距离不等，采用木桁架进行调节。通过模扳系统箱梁的施工荷载全部均匀的传递到钢箱梁吊模支撑系统的下横梁上。
图3钢箱梁吊模结构断面图
②下横梁
模板支架下面是钢箱梁吊模支撑的下横梁。下横梁分两种，一种是单根I20a型工字钢，另一种双拼I20a工字钢，上下用钢板焊接放在纵梁上，其两边与吊梁底部及斜撑侧向采用螺栓连接。下横梁的间距为1.1m，每隔四根单根横梁放一根双拼横梁。
下横梁的作用是把模板支撑体系传递下来的荷载通过下横梁传递到下纵梁上。
③下纵梁
下横梁与下纵梁连接，分三种规格：一种在箱梁底板下方三根纵梁，其所受的力最大，采用双拼I40c型工字钢焊接，间距2.45m；第二种在箱梁翼缘板下方两侧各一根，受力较大，采用双拼[36a型槽钢背靠背焊接，与第一种纵梁间距2.19m；第三种是在主钢箱梁外侧的纵梁，受力最小，采用双拼[22a型槽钢背靠背焊接。纵梁中间设条形孔，吊杆从孔内穿过，下端采用螺栓与纵梁连接，施工时可以调节纵梁的高度。
下纵梁系统的作用主要是把下横梁的力传递到吊挂系统上。
④吊杆
吊杆横向间距与下纵梁一致，纵向间距与下横梁一致，其对应下纵梁分三种形式，第一种与双拼I40c型的纵梁配合，采用两根φ32的精轧螺纹纲做成双吊杆。第二种与双拼[36a型的纵梁配合，用一根φ32的精轧螺纹纲做单吊杆。第三种是主钢箱梁外侧的吊梁，它和双[22a型的纵梁搭配。吊梁采用H200×200×8×12型钢，与主梁和下横梁相连，除了承受一部分荷载外，还起到横向联系的作用，增强了结构的整体性。
通过吊杆使作用在下纵梁上的力传递到横向联接系上。
由于吊杆要穿过梁体，因此在梁部进行混凝土施工时，位于两边翼缘板及梁中部的吊杆位置上应分别设置预留孔。等梁部施工完以后，拆除支架，再对这些孔洞进行封堵。
⑤斜撑
斜撑采用I20a型工字钢，与下横梁、主钢箱梁底板及外侧吊梁采用高强螺栓连成整体，增加了横向刚度，斜撑与吊梁成45。、135。，斜撑的纵向间距与钢箱梁吊模支撑系统的横向联接系一致。
⑥横向联接系统
横向联接系统包括上横梁（1）、斜杆、立杆、上横梁（2），共同把吊杆上的力传递到主钢箱梁上。横向联接把左右两主钢箱梁连成整体，增强了主钢箱梁的横向刚度，提高其抗扭、抗倾覆能力。
上横梁（1）采用箱形截面，截面尺寸为宽50cm×高80cm。箱体顶板、底板厚2.5cm，腹板厚1.8cm。吊杆穿过上横梁，加工时设预留孔，预留孔旁边及梁中部焊接肋板，增强上横梁的刚度。上横梁与主钢箱梁用高强螺栓连接。
斜杆采用[16型槽钢两根背靠背焊接在一起，中间加焊一条形钢板，板厚1cm。斜杆上端与主钢箱梁焊接，下端焊接在下横梁的节点板上。立杆采用口200×200×10型鋼，立杆采用“口”形方便吊杆从立杆中穿过，上端与主钢箱梁焊接，下端焊接在下横梁的节点板上。
上横梁（2）采用两根[40型槽钢背靠背焊接，横梁上面焊节点板，通过节点板与斜杆和立杆焊接在一起。端部用连接板与主钢箱梁用高强螺栓连接。
⑦主钢箱梁
主钢箱梁是钢箱梁吊模施工中最主要的结构，包括下部的施工荷载及所有的吊挂系统的自重等都由主钢箱梁承担。这些荷载再通过主钢箱梁传递到临时结构上，最后通过临时钻孔桩来承担。钢箱梁的位置在二期混凝土箱梁的翼缘板上面，这样可以保证一期海河桥的净空。
主钢箱梁用原一期海河桥MISS造桥机主钢箱梁改装而成。钢箱梁节与节之间通过连接板用高强螺栓连接。主钢箱梁与其它构件也采用高强螺栓连接。
主钢箱梁為箱形结构，截面尺寸宽1.8m×高2.8m，梁段长11m、7.25m，总长84.25m。顶板、底板厚2.5cm，腹板厚2.0cm。箱体内每隔一段距离焊接肋板，以增加梁体的刚度。
主钢箱梁架设在上临时墩柱上，在梁体与墩柱之间设置一砂盒结构，调整高差，方便落梁。
图4钢箱梁受力计算模型图
⑧风撑梁
主钢箱梁受力较大，为保证其具有足够的强度、刚度，在主钢箱梁的上方正负弯距最大位置设风撑梁，进行消峰处理，风撑梁加固的位置和长度根据左右两侧受力不同设计，左侧加固28.31m，右侧加固22.92m。风撑梁与主钢箱梁之间用节点板连接。
风撑梁为箱形结构，截面尺寸为宽1.8m×高0.8m，壁厚1.2cm。内部焊有四块肋板，以增强风撑梁的刚度。
⑨砂盒结构
在上部临时墩柱上面设置承重砂盒，使上部钢箱梁承受的荷载由砂盒传递给上临时墩柱。砂盒的尺寸为长180cm×宽120cm×高57cm。砂盒的主要作用是为了上部施工完毕后的落钢梁及进行模板的拆除。在箱梁施工完之后，打开开关装置，沙子从泄砂孔流出，进行落梁。
4．临时支撑结构
临时支撑结构包括：基础、下墩柱、盖梁、上墩柱。上部荷载通过钢箱梁传递给砂盒，再传到上部临时墩柱，再通过盖梁、下墩柱传递给基础。该临时结构经过荷载验算后进行设计，临时承台和盖梁主要为增强临时结构的整体稳定性。在预应力混凝土现浇梁施工时，上部临时墩位置对应的翼缘板预留后浇段，待梁部施工完再进行后浇段施工。箱梁施工完拆除临时结构，恢复原貌。
图5临时结构断面图
5．钢箱梁吊模支撑结构安装工艺流程
钢箱梁吊模支撑系统组成部件规格与数量较多，安装时根据结构部位进行总体安排，在安装时须注意结构件之间的配合关系，确保钢箱梁吊模支撑系统安装后满足现场施工的要求。钢箱梁吊模支撑系统安装顺序：主导梁→横梁→横梁斜撑→上弦箱梁→吊梁→斜撑→吊梁斜撑→下横梁→下纵梁→精轧螺纹钢筋。
主梁单节体积大、梁体重，钢箱梁运至现场采用碗扣式钢管脚手架搭设平台进行拼装。靠近轻轨箱梁一侧的主梁单节分段采用两部50t汽车吊同时起吊。吊装时从一端开始，先进行内侧第一与第二节主梁吊装，就位后即进行连接，然后吊装对应的外侧主梁。同时将横梁1与横梁2吊装就位并与两主梁连接，确保吊装就位的两条主梁构成稳定结构，防止主梁倾覆。依次类推顺序将两条主导梁共16节安装就位，同时将横梁1与横梁2安装完成。安装完成后主导梁落在临时墩顶的砂箱上。在主梁以上结构件全部安装完成后开始进行吊梁和底模板系统的安装。由于安装主梁的平台影响下部构件安装，首先将平台部分拆除出足够的空间。拆除平台前，主导梁以上部件重量载荷全部作用在临时墩上，既钢箱梁吊模支撑完成了作用力体系转换。
6．混凝土现浇梁施工要点
⑴预应力混凝土箱梁线型、预拱度设置
混凝土箱梁预拱度设置包括：混凝土箱梁设计预拱度、钢箱梁吊模支撑结构自重产生的挠度、模板支撑体系自重产生的挠度等。由于左右钢箱梁受力情况不同，两侧的预拱设置也不同，同时要考虑混凝土箱梁的横坡和纵坡的设置。
施工时，为保证混凝土箱梁的线型采取以下措施：
通过计算吊模支撑系统变形和精确测量来确定混凝土箱梁的预拱度；
对吊模支撑系统等载预压进行沉降观测，并与计算结果进行对比，修正预拱度设置；
(2)预应力混凝土箱梁施工过程控制
该梁联的混凝土方量大，采用钢箱梁吊模支撑浇筑速度慢，浇筑时严格对称分层浇筑，保证吊模系统受力均衡；由于浇筑时吊模系统与满堂支架法沉降不一致，现浇梁会出现开裂风险，因此混凝土中掺入一定量的缓凝剂，混凝土的初凝时间要求不得小于混凝土浇筑时间。
三 结论
采用钢箱梁吊模施工预应力混凝土现浇梁结构安全，线型美观、顺畅，解决了跨运营桥梁施工的问题，又最大限度的减少对运营桥梁的影响。
关键词：钢箱梁吊模；施工现浇梁
Abstract: the steel box girder crane die support system suitable for both across the bridge for the in situ beam construction steel box girder crane die construction concrete cast-in-place beam when all load by steel support system for not listed below the bridge built temporary support, to avoid are going oblique crossing bridge effect. Steel box girder crane die support system including: steel box girder crane die support structure and temporary concrete support structure, the construction of the whole load of the steel crane die support structure transfer to the lower part of temporary concrete support structure, and ultimately rely on temporary construction of bored pile to provide full support.
Keywords: steel box girder crane die; Construction cast-in-place beam
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
一工程概况
天津市快速路大沽南路立交二期工程C线桥C19～C23、D线桥D18～D22两联预应力混凝土连续梁各两跨斜向跨越一期海河桥，跨度42m＋47m，斜交角度410，梁宽12.76m，梁高1.9～2.4m。C、D主线跨越一期海河桥A、B两幅桥，施工不允许占用桥面，桥上无法限行、限速、限载。由于斜交角度大，一期海河桥梁体承受不了二期桥梁荷载，无法采用满堂支架施工。C、D主线桥中间有轻轨高架桥，与C、D主线桥间距0.6m，高度与C、D主线桥相同，施工空间狭小。
图1桥梁平面图
二 施工工艺
1．总体施工工艺
C19～C23、D18～D22两联梁在上跨段两侧部分采用支架法进行施工，上跨段两跨箱梁采取钢箱梁吊模施工。钢箱梁吊模施工结构包括：钢箱梁吊模支撑系统结构和临时结构。钢箱梁吊模支撑系统根据现场情况和检算结果设计，现场安装。在A、B桥外侧和中间设置临时结构，钢箱梁吊模支撑系统架设在临时结构上。在钢箱梁吊挂系统上铺设模板，浇筑混凝土后进行预应力筋张拉、压浆，最后拆除钢箱梁吊模支撑系统、模板及支架。
图2桥梁施工工艺断面图
2．钢箱梁吊模支撑系统
钢箱梁吊模支撑系统承受全部施工荷载，避免对一期海河桥造成影响。钢箱梁吊模支撑系统包括：主钢箱梁、横向联接、吊杆、风撑梁、砂盒结构、下纵梁、下横梁、斜撑、模板支架；临时结构包括：基础、下墩柱、盖梁、上墩柱。荷载传递路径：下横梁→下纵梁→吊杆→上横梁→主钢箱梁→临时结构。
3．钢箱梁吊模结构
①模板支架
箱梁模板采用木模进行施工，模板下面横桥向铺设小方木，小方木下面顺桥向铺设大方木。该联梁是变截面梁，梁底到钢箱梁的横梁距离不等，采用木桁架进行调节。通过模扳系统箱梁的施工荷载全部均匀的传递到钢箱梁吊模支撑系统的下横梁上。
图3钢箱梁吊模结构断面图
②下横梁
模板支架下面是钢箱梁吊模支撑的下横梁。下横梁分两种，一种是单根I20a型工字钢，另一种双拼I20a工字钢，上下用钢板焊接放在纵梁上，其两边与吊梁底部及斜撑侧向采用螺栓连接。下横梁的间距为1.1m，每隔四根单根横梁放一根双拼横梁。
下横梁的作用是把模板支撑体系传递下来的荷载通过下横梁传递到下纵梁上。
③下纵梁
下横梁与下纵梁连接，分三种规格：一种在箱梁底板下方三根纵梁，其所受的力最大，采用双拼I40c型工字钢焊接，间距2.45m；第二种在箱梁翼缘板下方两侧各一根，受力较大，采用双拼[36a型槽钢背靠背焊接，与第一种纵梁间距2.19m；第三种是在主钢箱梁外侧的纵梁，受力最小，采用双拼[22a型槽钢背靠背焊接。纵梁中间设条形孔，吊杆从孔内穿过，下端采用螺栓与纵梁连接，施工时可以调节纵梁的高度。
下纵梁系统的作用主要是把下横梁的力传递到吊挂系统上。
④吊杆
吊杆横向间距与下纵梁一致，纵向间距与下横梁一致，其对应下纵梁分三种形式，第一种与双拼I40c型的纵梁配合，采用两根φ32的精轧螺纹纲做成双吊杆。第二种与双拼[36a型的纵梁配合，用一根φ32的精轧螺纹纲做单吊杆。第三种是主钢箱梁外侧的吊梁，它和双[22a型的纵梁搭配。吊梁采用H200×200×8×12型钢，与主梁和下横梁相连，除了承受一部分荷载外，还起到横向联系的作用，增强了结构的整体性。
通过吊杆使作用在下纵梁上的力传递到横向联接系上。
由于吊杆要穿过梁体，因此在梁部进行混凝土施工时，位于两边翼缘板及梁中部的吊杆位置上应分别设置预留孔。等梁部施工完以后，拆除支架，再对这些孔洞进行封堵。
⑤斜撑
斜撑采用I20a型工字钢，与下横梁、主钢箱梁底板及外侧吊梁采用高强螺栓连成整体，增加了横向刚度，斜撑与吊梁成45。、135。，斜撑的纵向间距与钢箱梁吊模支撑系统的横向联接系一致。
⑥横向联接系统
横向联接系统包括上横梁（1）、斜杆、立杆、上横梁（2），共同把吊杆上的力传递到主钢箱梁上。横向联接把左右两主钢箱梁连成整体，增强了主钢箱梁的横向刚度，提高其抗扭、抗倾覆能力。
上横梁（1）采用箱形截面，截面尺寸为宽50cm×高80cm。箱体顶板、底板厚2.5cm，腹板厚1.8cm。吊杆穿过上横梁，加工时设预留孔，预留孔旁边及梁中部焊接肋板，增强上横梁的刚度。上横梁与主钢箱梁用高强螺栓连接。
斜杆采用[16型槽钢两根背靠背焊接在一起，中间加焊一条形钢板，板厚1cm。斜杆上端与主钢箱梁焊接，下端焊接在下横梁的节点板上。立杆采用口200×200×10型鋼，立杆采用“口”形方便吊杆从立杆中穿过，上端与主钢箱梁焊接，下端焊接在下横梁的节点板上。
上横梁（2）采用两根[40型槽钢背靠背焊接，横梁上面焊节点板，通过节点板与斜杆和立杆焊接在一起。端部用连接板与主钢箱梁用高强螺栓连接。
⑦主钢箱梁
主钢箱梁是钢箱梁吊模施工中最主要的结构，包括下部的施工荷载及所有的吊挂系统的自重等都由主钢箱梁承担。这些荷载再通过主钢箱梁传递到临时结构上，最后通过临时钻孔桩来承担。钢箱梁的位置在二期混凝土箱梁的翼缘板上面，这样可以保证一期海河桥的净空。
主钢箱梁用原一期海河桥MISS造桥机主钢箱梁改装而成。钢箱梁节与节之间通过连接板用高强螺栓连接。主钢箱梁与其它构件也采用高强螺栓连接。
主钢箱梁為箱形结构，截面尺寸宽1.8m×高2.8m，梁段长11m、7.25m，总长84.25m。顶板、底板厚2.5cm，腹板厚2.0cm。箱体内每隔一段距离焊接肋板，以增加梁体的刚度。
主钢箱梁架设在上临时墩柱上，在梁体与墩柱之间设置一砂盒结构，调整高差，方便落梁。
图4钢箱梁受力计算模型图
⑧风撑梁
主钢箱梁受力较大，为保证其具有足够的强度、刚度，在主钢箱梁的上方正负弯距最大位置设风撑梁，进行消峰处理，风撑梁加固的位置和长度根据左右两侧受力不同设计，左侧加固28.31m，右侧加固22.92m。风撑梁与主钢箱梁之间用节点板连接。
风撑梁为箱形结构，截面尺寸为宽1.8m×高0.8m，壁厚1.2cm。内部焊有四块肋板，以增强风撑梁的刚度。
⑨砂盒结构
在上部临时墩柱上面设置承重砂盒，使上部钢箱梁承受的荷载由砂盒传递给上临时墩柱。砂盒的尺寸为长180cm×宽120cm×高57cm。砂盒的主要作用是为了上部施工完毕后的落钢梁及进行模板的拆除。在箱梁施工完之后，打开开关装置，沙子从泄砂孔流出，进行落梁。
4．临时支撑结构
临时支撑结构包括：基础、下墩柱、盖梁、上墩柱。上部荷载通过钢箱梁传递给砂盒，再传到上部临时墩柱，再通过盖梁、下墩柱传递给基础。该临时结构经过荷载验算后进行设计，临时承台和盖梁主要为增强临时结构的整体稳定性。在预应力混凝土现浇梁施工时，上部临时墩位置对应的翼缘板预留后浇段，待梁部施工完再进行后浇段施工。箱梁施工完拆除临时结构，恢复原貌。
图5临时结构断面图
5．钢箱梁吊模支撑结构安装工艺流程
钢箱梁吊模支撑系统组成部件规格与数量较多，安装时根据结构部位进行总体安排，在安装时须注意结构件之间的配合关系，确保钢箱梁吊模支撑系统安装后满足现场施工的要求。钢箱梁吊模支撑系统安装顺序：主导梁→横梁→横梁斜撑→上弦箱梁→吊梁→斜撑→吊梁斜撑→下横梁→下纵梁→精轧螺纹钢筋。
主梁单节体积大、梁体重，钢箱梁运至现场采用碗扣式钢管脚手架搭设平台进行拼装。靠近轻轨箱梁一侧的主梁单节分段采用两部50t汽车吊同时起吊。吊装时从一端开始，先进行内侧第一与第二节主梁吊装，就位后即进行连接，然后吊装对应的外侧主梁。同时将横梁1与横梁2吊装就位并与两主梁连接，确保吊装就位的两条主梁构成稳定结构，防止主梁倾覆。依次类推顺序将两条主导梁共16节安装就位，同时将横梁1与横梁2安装完成。安装完成后主导梁落在临时墩顶的砂箱上。在主梁以上结构件全部安装完成后开始进行吊梁和底模板系统的安装。由于安装主梁的平台影响下部构件安装，首先将平台部分拆除出足够的空间。拆除平台前，主导梁以上部件重量载荷全部作用在临时墩上，既钢箱梁吊模支撑完成了作用力体系转换。
6．混凝土现浇梁施工要点
⑴预应力混凝土箱梁线型、预拱度设置
混凝土箱梁预拱度设置包括：混凝土箱梁设计预拱度、钢箱梁吊模支撑结构自重产生的挠度、模板支撑体系自重产生的挠度等。由于左右钢箱梁受力情况不同，两侧的预拱设置也不同，同时要考虑混凝土箱梁的横坡和纵坡的设置。
施工时，为保证混凝土箱梁的线型采取以下措施：
通过计算吊模支撑系统变形和精确测量来确定混凝土箱梁的预拱度；
对吊模支撑系统等载预压进行沉降观测，并与计算结果进行对比，修正预拱度设置；
(2)预应力混凝土箱梁施工过程控制
该梁联的混凝土方量大，采用钢箱梁吊模支撑浇筑速度慢，浇筑时严格对称分层浇筑，保证吊模系统受力均衡；由于浇筑时吊模系统与满堂支架法沉降不一致，现浇梁会出现开裂风险，因此混凝土中掺入一定量的缓凝剂，混凝土的初凝时间要求不得小于混凝土浇筑时间。
三 结论
采用钢箱梁吊模施工预应力混凝土现浇梁结构安全，线型美观、顺畅，解决了跨运营桥梁施工的问题，又最大限度的减少对运营桥梁的影响。