摘要：文章重点介绍了位于山岭地区桥梁下部结构圆柱墩盖梁的穿心棒托架法施工技术，通过计算和综合分析，对盖梁施工的支架选用提出建议，为同条件下盖梁施工的选择提供参考。
关键词：圆柱墩盖梁；“穿心钢棒托架法”；荷载分析计算；安全控制措施
1.引言
双达公路建设项目位于地势陡峭的山岭区，公路建设地形复杂，桥梁下部结构多为圆柱墩，受施工场地及桥墩高度影响，盖梁的施工工艺的选择关系到项目施工效率与经济利益，盖梁支架施工形式较多，通常采用的工艺有：落地支架法、抱箍法、焊接牛腿支架法、穿心棒支架法等。而“穿心钢棒支架法”施工，支架结构简便、易于拆装，可调节性高，大大降低了施工难度和安全风险，提高了工作效率。本文结合“穿心棒支架法”结构设计计算、施工工序及控制要点进行了提炼总结，可对类似项目提供借鉴和参考。
2.工程概况
本项目大桥位于山岭地区，为跨越山间沟谷而设，桥位处地势起伏较大，本标段引桥墩身均采用圆柱墩施工，上部盖梁尺寸为11.95m×1.8m×2.2m，设计方量为47.322m3，圆柱墩及盖梁设计如下图1：
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图1 圆柱墩盖梁设计图
3.“穿心棒盖梁支架”结构简介
圆柱墩盖梁采用横穿钢棒法施工，是利用在圆柱墩身上提前设置预留孔道，然后穿入钢棒作为承重基础，钢棒上设置高程调节及卸荷装置，然后横桥向铺设工字钢横梁，顺桥向铺设小工字钢分配梁，形成整体承重于施工平台，最后在平台上安装模板、绑扎钢筋并浇筑混凝土的施工方法。这种体系的特点是：支架、模板及整个盖梁的重量通过型钢、卸荷块、穿心棒传至墩柱，传力途径简单明确，安拆简便，可靠性强，避免了其他工艺带来的支架失稳、传力失效、地基下沉等问题。
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图2 盖梁施工示意图
3.穿心钢棒托架法结构设计及计算
3.1结构设计
左右两墩柱上各穿入一根φ80mm钢棒（材质为45#钢），钢棒两端需悬挑出墩柱20-30cm，在钢棒悬臂根部设置卸荷装置，为了方便调整底模高程、横坡和脱模，采用砂箱作为卸荷装置，卸荷块底部与钢棒之间架设一根I14工字钢，保证卸荷装置不出现滑动及位移。卸荷块上方墩柱两侧各设置一根工45b工字钢横向主梁，主梁长度一般较盖梁长度长出1m。主梁上设置I14工字钢作为分配梁，间距为30-50cm，分布梁上铺设盖梁底模及施工平台。如图3所示。
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图3 穿心棒托架结构示意图
4、“穿心钢棒托架法”结构计算
此方法的传力途径为：盖梁荷载→盖梁底模→纵向分配梁（I14工字钢）→横向主梁（45b工字钢）→卸荷块→横向I14工字钢→φ80mm钢棒→墩柱。
4.1 各材料截面特性
（1）I14工字钢
纵向分配梁采用4.5m工14工字钢，间距为50cm：
截面面积为：A=2151.6mm2
X轴惯性矩为：IX=7120×104mm4
X轴抗弯截面模量为：WX=102×103mm3，
抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。
（2）45b工字钢
主横梁采用2根45b工字钢：
截面面积为：A=11140mm2；
X轴惯性矩为：IX=33759×104mm4
X轴抗弯截面模量为：WX=1500.4×103mm3，
抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。
（3）钢棒
钢棒采用φ80mm高强钢棒(A45)：
截面面积为：A=3.14×402=5024mm2，
惯性矩为：I=πd4/32=3.14×804/32=401.92×104 mm4
截面模量为：W=πd3/32=5.240×104 mm3
抗剪强度设计值［τ］=178Mpa
4.2 设计荷载计算
（1）钢筋混凝土荷载
q1=V*g/L=106.92kN/m
V——盖梁混凝土方量，V=2.2m×1.8m×11.95m=47.322m3；
g——钢筋混凝土容重，取27KN/m3计算；
L——盖梁长11.95m
（2）模板荷载
q2=5.13kN/m，组合钢模板及连接件0.95kN/m2
（3）分配梁荷载
q3=Lf×gf×2=1.5507kN/m
Lf——4.5m长I14工字钢间距0.5m，每延米2根；
gf——I14容重，0.17237kN/m
（4）主梁自重荷载
45b工字钢采用2根，单根长14米，总重：2×14m×87.45kg/m=2448.6kg，q4=24.49KN
（5）施工荷载
小型机具、堆放荷载：q5=2.5KPa，
振捣混凝土产生的荷载：q6=2KPa,
（6）荷载组合
荷载组合及施工阶段;盖梁自重及支架自重均按恒载考虑组合系数1.2，施工荷载按活载考虑组合系数1.4。
4.3 I14工字钢分布梁计算模型
I14工字钢分布梁直接承受底模以上的自重，I14工字钢分布在圆柱两侧的45b工字钢上，两工字钢主梁紧贴圆柱，间距按圆柱直径200cm，故I14工字钢分布梁计算跨径为200cm，盖梁底宽为220cm，分布梁两端各悬臂10cm，悬臂有利跨中受力，不计悬臂部分，按简支梁计算，实际偏安全，如下图4
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图4 图5
4.4 工字钢主梁计算模型
工字钢主梁承受由每根I14工字钢分布梁传来的重力，按均布荷载考虑，两根工字钢各承受一半的力，工字钢搭在两圆柱预埋的钢棒上，故工字钢计算跨径为两圆柱中心的间距，取为7.0m，按两端外伸悬臂计算。如图5
4.5钢棒计算模型
钢棒为悬臂结构模型，工字钢紧贴圆柱，故只考虑钢棒受剪，4个支点抗剪截面分担承受上面传来的重力。
5、“穿心棒托架法”结构受力计算及验算
5.1 分布梁I14工字钢计算
总荷载q=1.2×(q1+q2)+1.4×(q5+q6)=140.76KN/m
I14工字钢分布梁布设间距0.5m，单根承受荷载0.5×140.76=70.38KN，
盖梁底宽2.2m，则单根I14工字钢均布荷载q=70.38/2.2=31.99KN/M，
计算跨径2.0m，跨中弯矩：M=1/8ql2=15.995KN.M
σ=M/W=15.995/102MPa=156.8MPa＜215MPa
则挠度：f=5ql4/384EI=0.0044m<[f]=l0/400=0.005m(满足要求)
5.2 45b工字主横梁计算
45工字钢设两根，单根承受q=0.5×142.62=71.31KN/M，计算跨径7.0m
荷载：q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4×(q5+q6)=142.62KN/m
则跨中弯矩：M=1/2qlx[(1-a/x)(1+2a/l)-x/l]=178.3KN.M
σ=M/W=178.3/1500.4×103mm3=118.M8Pa＜215MPa
则跨中挠度：f=ql4(5-24a2/l2)/384EI=-12mm<[f]=l/400=17.5mm
则悬臂端点挠度：f=qal3(6a2/l2+3a3/l3-1)/24EI=0.0035m
5.3 钢棒计算
荷载：q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4×(q5+q6)=142.62KN/m
Q=（q×L+q4）/4=(142.62×11.95+24.49)/4=432.20KN
抗剪强度τ=Q/A=432.20×103/5024=86.03MPa<[τ]=178Mpa
结论：综合以上计算得知，此方案能满足施工受力要求。
6、“穿心棒托架法”施工盖梁工序
（1）穿心棒孔洞预埋：圆柱墩浇筑前先测量放样，准确测出穿心棒预留孔洞的高度位置，以保证盖梁的设计高度；
（2）托架安装：利用吊车或者塔吊借助搭设的Z字型爬梯，将托架结构钢棒、卸荷块、工字主横梁及分布梁按计算结果进行安装铺设牢固，为防止两片主梁工字钢侧向倾斜，两片主梁工字钢用精轧螺纹钢连接使其固定，待验收合格后进行后序施工；
（3）操作平台：底模铺设前用全站仪放出柱顶或墩顶中心位置，要检查盖梁中心线是否准确，底板标高是否符合要求，并在外侧铺设4mm厚花纹钢板，四周搭设防护围栏，降低风险保证操作人员安全；
（4）钢筋、侧模、端模安装：利用吊车或塔吊将钢筋加工厂加工好的盖梁骨架片吊装到底模板，并进行加固校正完成，安装侧模板，并注意保护层厚度；
（5）预埋件确定：预埋件的安装固定，混凝土浇筑前的检查、确认；
（6）混凝土浇筑：对混凝土入模前性能检测，布料、振捣方式要求，浇筑完成的后续养护措施要求；
盖梁施工工序：空心墩实心段内埋设预留孔→孔中穿入圆钢并锁定→安装承重支架→铺设盖梁底模模板→安装盖梁钢筋→安装盖梁侧模模板→浇筑盖梁混凝土。
7、安全质量控制措施
（1）加强操作人员安全教育与安全防护，盖梁“穿心棒托架法”施工在墩柱附近设置成品安全爬梯，成品爬梯与分配梁进行加固，底部与基础预留预埋件进行锚栓连接和焊接，并在盖梁外围分布梁上册设置防护栏杆，高1.2m，并使用加厚防护网围护，降低了安全风险，施工平台见下图6、图7：
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图6 图7
（2）仔细检查横梁的稳定性，工字钢之间的连接牢固性，工字钢下端应支撑平衡稳定，以防止支架承重时发生不均匀的沉降，同时钢板与工字钢之间要紧贴。根据盖梁尺寸、模板结构，分析计算出各承重结构的选型、截面尺寸、预留孔位置等需准确，方便机械、材料配置；
（3）施工过程对于预留孔道位置及时复测，对应临时工程检查表对支架结构各部件定期检查，问题及时发现及时整改。
8、结束语
本项目圆柱墩盖梁选用“穿心钢棒支架法”施工，通过项目实例对盖梁支架系统整体受力进行验算分析，对支架搭设、成品爬梯、临边支护盖梁进行合理组合施工，降低安全风险，提高施工效率，对项目建设起到了良好的促进作用、经济效益、社会效益，对今后同类型的相关结构施工有很好的借鉴作用，具有一定的引导意义。
参考文献：
[1]浅谈盖梁施工的几种支撑体系[D].合肥：《商品与质量 建筑与发展》，2013年12期
[2]简支桥梁现浇盖梁施工支架体系优选《科技与生活》，2011年5期.