雷慧辉
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摘要：在当前桥梁结构型式不断发展以及我国交通事业逐渐繁荣的背景之下，各种建筑手段和施工技术不断出现，尤其是复杂预应力混凝土结构的使用在最近几年更加深入，而由于种种因素的影响，在桥梁的上部大多是使用现浇的方式，所以有支架现浇技术的使用程度越来越深，与此同时，一些应用当中的问题逐渐得到显现，只有深入分析现浇混凝土箱梁支架的施工技术以及影响其稳定性的因素并且计算其稳定性才能够做到对桥梁整体的保障。在此基础上，文章主要分析现浇梁支架，并且结合实际的工程案例探讨大跨度现浇混凝土箱梁支架稳定计算方法。
关键词：现浇梁支架；稳定性；计算方法；大跨度
当前城市立交以及高速公路桥梁等越来越看重结构混凝土外观，在大多数情况之下都会使用现浇的方式来进行梁板的施工。现阶段整个现浇梁板的支撑体系完全是依靠脚手架，无论是经济效益还是脚手架质量或者安全系数都会影响到脚手架的施工成本，在此基础上选择科学合理的计算方法来平衡脚手架施工当中的各方因素就显得至关重要，能够做到最大程度上降低成本并且体现出施工项目的技术水平以及管理能力。接下来文章将结合具体的施工案例展开分析。
1.现浇梁支架相关概述
作为一种较为古老的施工方式，就地浇筑在施工过程当中要用到非常多的模板支架，在传统施工当中一般将这种施工方式用在小跨径桥工程上或者在交通不发达的施工地点。从上世纪后半段开始，建筑市场开始注意并且发展了有效单元法，并且当时国内的电子计算机技术拓展应用到了很多个领域，这就使以前难以得到解决的问题迎刃而解，所以复杂预应力混凝土结构的应用难题不再困扰建筑市场，其局限性得到很大程度上的缓解，相关的施工技术开始有着越来越深入的应用，并且最近几年临时钢构件被广泛使用，将其与其他施工方式进行对比发现能够在最大程度上降低工程难度，缩减工程成本，所以就地浇筑的施工方式开始被广泛的使用到中大型桥梁施工上。像是高速公路当中的互通立交桥施工，城市交通当中的互通立交桥施工以及高架施工等等，这些工程当中的简支持箱梁、连续箱梁多是使用现浇施工，而有支架现浇技术的应用就越来越广泛。
1.1立柱式支架
这种支架有着较为简单的构造，大多是使用在陆地上以及不通航的河道上或者是高度较低的小跨径桥梁上。这种支架的构成有着排架以及纵梁等部分。而排架的组成如图1以及图2所示，有着枕木、桩、立柱以及盖梁等部分。通常情况下排架与排架之间的距离为4m，需要根据现场的施工情况以及具体的使用要求来进一步确定桩的入土深度，应当不小于3m。而在水深大于3m的情况之下，则应当通过拉杆来完成对柱的强化。
其支架的搭设还可以通过使用壁厚3.5mm，φ4.8mm的钢管来完成，在水中搭设支架的时候应当先打好基础，排架桩，之后在其之上进行钢管支架设定。如果是陆地现浇梁施工，那么在进行实际作业的时候必须铺设碎石层，在铺设完成之后浇筑混凝土，用这种形式为支架打好基础，钢管排架纵横向密排，在下部搭设槽钢来对钢管形成支撑，钢管与钢管之间的距离要按照桥高数值、现浇梁自重以及施工荷载来确定，一般不会大于0.8m，也不会小于0.4m。钢管由扣件接长或者搭接，在上部能够使用可调节的操行顶托来完成对纵横木龙骨的固定，从而做成立柱式支架。
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图1 图2
1.2梁式支架
这种支架是在上部设置承重梁，在支架两侧设立柱，用模板为承重梁形成支撑，按照实际跨径选择承重梁，大多使用工字钢以及钢板梁当做承重梁，在跨径小于10m的情况下，一般选用工字钢当做承重梁，如下图3、图4所示，在跨径大于20m的情况下，一般选用钢桁架当做承重梁，如下图3所示，可用量为墩旁支柱形成支撑。
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图3 图4
1.3梁柱式支架
如果在实际的施工当中跨度较大，那么就需要增加立柱的数量，从而使其能够满足跨径大桥梁的使用需求，梁支撑在多个立柱或临时墩上而形成多跨梁柱式支架，如下图5图6所示。
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图5 图6
就地浇筑作为一种传统的施工方式，虽然有着成熟的施工工艺和较为丰富的施工经验，但是这种施工方式以往多是使用在小跨径桥梁施工上，现浇梁支架跨度不够大，不能够承受过重的荷载。这些年随着桥梁结构型式的不断进步，并且我国交通事业大幅度发展，变宽桥以及弯桥等多种较为复杂的预应力混凝土结果使用程度越来越深，现浇梁支架面临着更大的跨度以及更重的荷载，其中很多技术问题以及安全问题不断出现。如果出现工程事故，不仅使工程进度得不到保障，更是造成了人员死伤的严重后果，这些问题的存在对于现阶段的现浇混凝土箱梁施工技术提出了越来越严格的要求，不仅仅是施工工艺上的要求，还有着施工安全管理以及风险控制等方面的要求。
2.工程概况
某高速公路的桥梁为一座三层大型立交桥，主线为三段58+91+59m,D匝道为三段45+74+45m,C匝道为45+76+46m,其中主线当中的横桥为双向四车道，并且为南北分离式的断面结构，采用单向双车道断面的匝道方式，主线中的匝道高速6m,C匝道高度20m,其曲线半径350m，整体箱梁高度较高，主线两高为2.5-5m,匝道梁高为2.3-4.5m，箱梁顶板宽为12m，底板7.6m，箱梁底板和底板厚度分别为主线的0.25、0.22m，匝道0.25，0.22m，中腹板和边腹板厚度分别为主线0.34、0.41、0.56m，匝道分别为0.34、0.45、0.5m，两侧悬臂长为2.2m。
该结构位于旱地，综合考虑工程当中可能遇到的问题，并且结合当地的施工情况以及施工成本，最终选用扣碗式钢管支架按照现浇筑的方式进行实际的施工。此次研究主要分析的是整个工程当中复杂性较强难度较高的C匝道。
3.施工方案
整个施工流程为，先行进行地基处理，之后完成支架架设以及立模，最后搭建箱梁模板以及预压，整个施工过程严格按照施工设计以及行业有关规定进行。
3.1地基处理
桥下地基处理在整个支架体系当中至关重要，地基的承载力应当适合桥梁在施工中整个施工场地的全部荷载，并且绝对不能出现地基沉陷的问题。应当先行做好清理工作，对桥宽范围内的所有表面的杂草以及垃圾进行清理，保障在后续的浇筑过程当中不会因为地基清理不干净而出现杂质，在基地碾压密实度匝道90%以上之后铺设一层20cm的石灰土以及15cm的道渣垫层，在软弱的地段还需要完成换填加固工作并且填筑石灰土；在以上环节完成之后浇筑15cm厚的混凝土，并且还需要保证在桥墩两侧5m范围内的混凝土厚度达到20cm，道渣厚度至少在15cm，灰土厚度至少在40cm,并且需要在顶面部分做好排水工作。实际的工作安排需要根据现场施工情况进行一定的完善，下图7为地基处理图。
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图7 地基处理示意图
3.2现浇梁支架设计内容
在对其进行设计以及计算的时候一定要注意荷载计算的精确性，需要对所有能够影响到设计的因素进行考量，不能有遗漏的部分；需要在设计支撑支架之前先行勘探其地质情况，如若发现地质情况不符合要求需要马上进行处理；需要使用定型钢支架来保障实际的施工效率，而其设计内容主要有以下几个方面。首先就是完成总装图的绘制以及细部构造图的绘制；其次就是计算荷载然后验算强度以及稳定性；第三就是明确注意事项以及施工技术；第四就是编制支架的材料数量表；最后则是编制支架的设计说明书。
3.3支架架设、立模方法
第一步需要做的就是测量放线，此次工程当中主要需要的是中心轴线以及中心点法线，第二步就是精平地面，具体来说就是在搭设支架的带状位置，需要通过干硬性水泥砂浆来完成此项工作，之后铺设木板，木板的厚度为5cm,其宽度是20cm，然后就是搭设支架。支架的搭设要将两个桥墩的中心连线当做轴线，同时与中心点法线垂直，往两翼及跨两端对称搭设。按照已经完成的施工图纸对其进行划分，分别是0-1号断面、2-3号断面，4-5号断面、6-6号断面，将对这分成的四断进行计算，各段设计荷载的限值取该段最大净截面积的荷载。在计算完成之后对其结果进行比较，从而进一步选出最佳的组合，竖杆纵横向间距依次分别是60cm×60cm,90cm×60cm，60cm×60cm，60cm×30cm，支架步距视加字实际高度采用120cm或60cm，通过可调下托的使用来进一步的对支架横杆进行调整，从而使其能够达到整体的平衡。在进行支架搭设工作的时候应当考虑到模板厚度、衡量厚度以及纵梁数据，再加上跟踪测量来进一步确保能够对支架高度进行及时的调整，与与此同时还应当将10cm×15cm的方木沿线纵向摆放到U型顶托上，将其当做纵梁，将5cm×10cm的方木横向摆放到纵梁之上，将其当做横梁，大部分情况之下都会使用东北红杉来制作方木。在上述环节完成之后需要铺设模板，铺设过程当中注意用海绵双面贴连接模板，通过这种手段保证不会因为模板摆放时间过长而出现热胀冷缩的问题，从而导致模板鼓胀和加大缝隙的后果。下图8为支架架设结构图。
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图8 支架架设结构图
3.4搭建箱梁模板
在完成支架搭设之后还需要根据实际情况作出一定的调整，以便能够更好的进行接下来的底模安装。通常情况下会选用钢柜式底模，需要在上面铺设木板和钢板，厚度分别为4cm和2cm，然后还需要适当的对标高进行调整，从而使实际施工与设计情况相符。在实际安装过程当中有以下几个问题需要注意。首先就是应当进行密封作业，杜绝漏浆问题出现，其次是要在最大程度上达到线性自然，使其外观不会出现不美观的情况，第三就是重复检查支架稳定性，最后就是按设计要求完成架设作业，保障端模质量。
还有就是预压工作，在上述作业完成之后需要进行预压作业，通常情况下预压的过程为七天以上十天以下，预压作业主要是为了使非弹性压缩稳定。在预压过程当中应当结合各种负荷状况对支架进行实时监控，主要有以下过程。首先就是在上述底模安装作业结束之后进行测量，其次就是进行观测工作，最后就是在预压作业结束之后的最终观测，应当对这个过程当中产生的所有数据进行收集以及进一步的整理，从而为下一步施工打下基础，为工程提供保障。
4.支架、模板内力验算方法
以下图9为例。
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图9 计算断面示意
4.1模板计算
将新浇筑结构混凝土平均荷载设置为G1，那么G1=7.866×26/7.6=26.9kN/㎡；那么施工人员以及其他荷载为2.5kN/㎡；倾倒混凝土时产生的冲击荷载和振捣混凝土时产生的荷载设置为2kN/㎡；工程支架高度为20m，那么风荷载就是支架高度×桥面宽度×0.5=0.8kN/㎡。按照相关要求 以及规定对模板和支架进行计算，使用到的荷载设计值应当将荷载标准值与其分项系数相乘，之后再行进行组合。那么组合后的结果为26.9×1.2+6.5×1.4+0.8×1.0=42.18kN/㎡。模板跨径为0.9m，而其宽度为0.2m。那么得出以下计算。
模板每m上的荷载：42.18×0.2=8.436kN/m。
模板跨中弯距：8.436×0.92=0.683kN·m。
可以得出：
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所以模板厚度应当为0.015m.
4.2纵梁计算
跨梁宽度：0.9m；
横桥向宽度：0.6m；
则纵梁单位荷载：42.18×0.6=24.308kN/m。
跨中弯矩：25.308×0.92/8=2.562kN·m。
截面模量：2.562/（1.2×13×103）=1.642×10
-4m
3。
可以得出：
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4.3支架立杆强度、稳定性计算
立杆承受由纵梁传递来的荷载：25.308×0.9=22.777kN。
钢管截面最小回转半径为18.78mm，支撑立柱步距为1.2m，长细比：1200/15.78=76。
强度验算：22.777 /（0.744×489）=62.6MPa＜215MPa，所以满足要求。
4.4内侧支架稳定性分析
从该段工程C匝道超高端受力情况的角度分析，匝道的支点是内侧支架，其在垂直方向上容易被混凝土自重力影响，而在水平方向上主要会被风荷载以及各测压力影响。所以说想要使支架能够一直处于稳定状态，就必须使其抗倾覆指数大于1.5，在不考虑其他垂直荷载的情况之下，C匝道混凝土自重荷载以及其他相关数据如下表1所示。
表1C匝道混凝土自重荷载以及其他相关数据
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5.结语
本文通过实际工程分析，结合相关公式计算了各种支架强度刚度以及稳定性，得出以下结论。
首先，在进行现浇梁支架设计的时候，必须深入考虑桥跨结构、施工地形地质以及施工材料等，在综合考虑的基础上完成支架结构形式的选用。
其次，必须对现浇梁支架施工荷载进行多次计算以保证其准确性，如果计算结果不够确定，为了使结构安全，需要对荷载取值宁大勿小。
第三，支架的基础处理应当深入考虑当地的地质情况报告，并且对现场情况进行多次勘探，本文当中的设计计算分析都是在理想化的前提下完成的，但是在实际施工的时候地质钻孔往往有限，所以推算结果往往不够哦严谨，所以在进行钢管桩施工的时候需要采用双控的手段，在一些情况下还应当随机选某一跟钢管桩来进行承载力试验或者沉降试验。
第四，在工程验收阶段，一定要结合设计图以及施工图与现场施工状况进行对比，并且以行业标准作为量尺来对支架的各个方面进行对比，必要情况下可以进行二次甚至多次检查。
第五，要承认技术的缺陷型性，现浇混凝土箱梁技术还有很多地方需被完善，需要做好施工的风险控制以及工程完成后的维修护理工作，在最大程度上延长其使用年限。
综上所述，应当对大跨度现浇混凝土箱梁支架设计施工的全过程进行控制，虽然本文的研究以及实践证明了该支架架设优化方案切实可行，但是事关使用安全，为了保证不会出现较为严重的事故，为了保障支架的强度和稳定性，应当加强施工管理，在施工开始之前明确施工的各个步骤以及关键性环节，进行技术深度优化，保障支架设计能够完全符合安全规定和行业标准。
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