中建铁路投资建设集团有限公司 呼和浩特市 010070
摘要：结合呼市三环路高架桥项目实例，介绍了市政桥梁大跨度现浇梁钢管柱型钢桁架结构施工技术，适用于大型立交工程施工中上下交叉的现浇梁施工。通过midas有限元分析软件合理设计以及验算，对施工方法进行创新，在保证施工安全的前提下，上下交叉两联现浇箱梁同时施工，大大缩短了施工工期，降低项目施工成本。
关键词：现浇梁；midas有限元；钢桁架；立体交叉施工
1引言
随着我国现代化进程的不断加快，社会对交通等基础设施的需求也随之增大，其中桥梁是城市道路的组成部分，也是一个国家基建技术水平的体现，尤其对于大型互通立交桥来说，对城市经济发展具有重大意义。
传统立交桥上下交叉部分现浇梁施工一般均通过调整施工顺序，采用由上到下的施工顺序，避免交叉施工。呼和浩特市三环路工程（A区域）施工三标段项目对施工工艺进行研讨，通过合理设计以及验算，对施工方法进行创新，交叉部位采用大跨度钢管柱型钢桁架结构，保证上下交叉两联现浇箱梁同时施工，大大的缩短了施工工期，为大型立交桥现浇梁施工开辟了新的思路。
2工程概况
呼市三环路三标段线路全长5.4km，整体设计为：城市快速路，由高架和地面辅路组成，高架双向6车道，地面层双向6车道，为城市主干道及城市景观大道。
.png)
图1呼市三环路效果图
本项目包含1座大型互通立交，包括8条匝道以及1条南北快速路，为呼市第二大枢纽型立交。呼准立交为3层叠加，最高箱梁高度为23.1m，箱梁普遍较高且弧度较大，各种箱梁错综复杂、上下叠加，故如何在保证施工安全、质量的前提下，加快现浇梁施工进度成为本工程的重中之重。
.png)
图2互通立交鸟瞰图
3大跨度钢管柱型钢桁架结构概述
（1）B匝道第三联上跨呼准立交区呼准快速路主线，且两线路位置为60°斜交。呼准立交呼准快速路主线宽度13m，考虑贝雷梁通道基础宽度以及安全距离，贝雷梁通道宽度按15m跨径考虑，通道搭设结构与呼准快速路正交。
.png)
图3交叉位置示意图
（2）钢桁架结构通道主要由条形基础、φ609×16mm钢管柱、工字钢、钢桁架、双拼槽钢以及盘扣架体等组成。
（3）沿道路两侧设置2m×0.6mC20混凝土条形基础，内设一层钢筋网片进行基础加强。条形基础施工前进行地基处理，达到设计地基承载力。
（4）钢管柱通过不同长度的组合，以及顶端增设活络头调整支架顶标高，以适应地形标高的变化。钢管柱与条形基础采用膨胀螺栓固定。
（5）钢桁架结构使用双拼槽钢加工。上下弦杆采用双拼14#槽钢，斜杆采用双拼10#槽钢，两端设法兰盘，法兰盘上预留4个高强螺栓孔。钢桁架吊装完成后相互之间需采用槽钢每隔3m成“Z”字型联结
（6）钢桁架结构上铺设20#双拼槽钢作为分配梁，槽钢铺设方向与B匝道线路保持正交，即与桁架结构为斜交。槽钢上搭设一层盘扣架以方便现浇梁纵坡和横坡的调节。槽钢与钢桁架、槽钢与盘扣架连接位置进行焊接，以确保整体结构的稳定性。
（7）为防止施工期间杂物掉落，在桁钢架结构上弦杆位置使用木板满铺，四周挂设密目网。
（8）此钢桁架结构通道，将现浇混凝土自重、模板自重、施工荷载等依次通过盘扣架、分配梁、钢桁架、工字钢、钢管柱传递至条形基础上，采用Midas建模计算其受力情况，科学可靠，操作简单。其体系形式见下图：
.png)
图4大跨度钢桁架结构立面示意图
4支架设计
结构计算采用midascivil软件进行整体建模计算，对支架模型进行分析、计算，验算其最不利工况下，钢桁架的强度及刚度，支架整体变形，支架支座最大反力，钢管柱强度及抗倾覆，条形基础承载能力等多个指标，保证支架各部分构件的强度、刚度、稳定性都能满足规范设计要求。
4.1结构布置图计算模型
4.2加载分析
为保证施工安全性，在此结构计算时按照最不利的正交进行计算，即考虑斜腹板或实心段的最不利位置完全由单榀桁架承受，以此来验算最不利位置处的桁架结构承载能力。
.png)
图5大跨度钢桁架结构横断面示意图
.png)
图6结构布置图计算模型
.png)
图7加载分析示意图
.png)
图8加载模型
4.3底纵梁分析
底纵梁采用双拼[20槽钢，按照盘扣架搭设间距布设，分1.5m、1.2m、0.9m，其强度、刚度验算结果如下：
4.4钢桁架结构验算
钢桁架采用现场既有材料，弦杆采用双拼[14槽钢，斜杆为双拼[10槽钢。其强度、刚度验算结果如下：
.png)
图9底纵梁强度组合应力验算（单位：MPa）
.png)
图10底纵梁刚度验算（单位：mm）
.png)
图11钢桁架组合应力验算（单位：MPa）
.png)
图11钢桁架刚度验算（单位：mm）
4.5支架整体变形
4.6钢管柱验算
.png)
图13钢管柱强度组合应力、轴力（单位：MPa）
经验算，钢管柱锚固及抗倾覆验算、条形基础地基承载力验算均符合要求，桁架结构各部分构件强度、刚度、稳定都能满足规范设计要求。
5施工要点
5.1施工准备
（1）施工场地的三通一平工作已经完成并已经全部使用，人员、机具、设备、材料均已进场到位，满足施工需要各种的临建设施以及水电配置已经完成并投入使用。（2）汽车吊等其它施工机具在开工之前进行检查和试运转。（3）施工单位应编制书面的施工技术交底资料，并按工序进行施工技术交底。交底资料应直观、明确、具有可操作性，附有必要的图表及说明。（4）特殊地基处理完成，地基满足设计地基承载力要求。（5）钢桁架加工完成后各部门对桁架材料、尺寸、型钢焊接位置等部位验收合格。（6）施工前，应对参加施工的各类人员进行技术培训，内容包括梁体结构特点、施工方法、质量标准、操作要求、高空作业特点及安全注意事项等。
5.2测量放样
根据现浇梁施工图纸，放出现浇梁线型、宽度等位置，尤其确定现浇梁斜腹板、中腹板位置，并进行标记。
按照钢桁架结构设计图纸放出混凝土条形基础位置，测量放样过程中需根据图纸复核条形基础位置与钢管柱设计位置是否准确，确定位置后撒白灰进行标识。
5.3钢桁架安装
桁架采用[14槽钢+[10槽钢进行焊接制作。桁架高1.8m，长度分别为9m、6m，需将6m与9m桁架组拼。
桁架槽钢组合必须满焊，其余焊缝均为hf=8mm的贴角焊缝，焊缝必须饱满，桁架加工完成后项目部组织进行验收，验收合格后进行吊装，端头焊接法兰盘后采用8.8高强螺栓进行连接。
.png)
图12支架总体变形图（单位：mm）
.png)
图14钢桁架结构示意图
.png)
图15钢桁架连接法兰大样图
.png)
图16钢桁架组拼示意图
5.4底纵梁、盘扣架安装
桁架结构安装完成后在桁架上铺设双拼[20槽钢底纵梁，并与桁架点焊防止底纵梁移动。
考虑到本工程现浇梁纵横坡度变化，钢管柱活络头不便高度微调，现场根据实际情况在保证下层现浇梁施工净空的前提下，在底纵梁上方设置一层盘扣架主要用于现浇梁纵横坡的调节。
桁架结构通道上方盘扣架主龙骨采用150H型钢，次龙骨选用10cm×10cm方木。现浇梁模板安装后测量对其标高等进行复核，通过盘扣架的底座以及顶托实现现浇梁标高的微调。
5.5验收
支架安装完成后，由生产经理组织技术部、质量部、安全部、工程部、测量队等部门进行支架搭设验收，验收合格后方可进行下一步工序施工。如发现不合格之处，应立即整改，整改完成后重新组织验收工作。
6结语
（1）本钢桁架结构简单，加工方便快捷，采用钢管柱型钢桁架结构作为本工程立交区施工中的一项关键技术，解决了上下交叉施工难题，大大加快了立交区施工的工程进度。（2）本次施工使用的钢桁架为项目盖梁支架施工既有材料，通过对施工工艺进行研讨，合理设计以及验算，对施工方法进行创新，充分发挥了现场既有材料的使用功能，提高现场材料使用效率，降低残值率，大大减少周转材料的投入，为现浇梁上下交叉施工开辟新思路，具有明显的经济效益。（3）支架结构整体受力清晰，通过Midas有限元分析，计算结果科学可靠，可以为现场施工安全提供必要的技术支持。
.png)
图17钢桁架盘扣架体示意图
参考文献
[1]GB50017-2017钢结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2018.
[2]邱顺东.桥梁工程软件midasCivil常见问题解答[M].北京：人民交通出版社，2009.
[3]周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.
[4]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.
[5]GB50204-2015混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2015.