图1 复兴立交示意

武汉市常青路改造工程为城市道路快速化改造工程，采用全线高架加地面辅道的建设方式。其中，复兴立交为四层半互通立交，如图1所示，常青高架位于3层，二环线位于2层，设二环线至天河机场方向的右转匝道、二环线至常青路范湖方向的左转环圈匝道、汉西至天河机场定向左转匝道。同时在常青高架西侧，京广铁路以南设下桥匝道，匝道落地后接发展大道地面道口。

常青高架L15钢箱梁上跨二环高架，同时正好位于发展大道与常青路十字路口(东西向为发展大道，南北向为常青路)，处于闹市，且临近汉口火车站，车流量巨大，施工环境极为复杂。

L15联钢箱梁采用单箱四室、跨径为(35.45+ 55+42) m的3跨连续简支钢箱梁，梁高1.92 m，桥面板宽26 m，底板宽17 m，板面和板底横坡为1.5%，标准横断面如图2所示。

图2 钢箱梁标准横断面

本工程采用(35.45+55+42) m的3跨连续钢箱梁结构，横跨二环线高架，两者夹角为86°。常规的跨线高架钢箱梁多采用顶推法，但本工程的周边施工环境复杂，交通流量大，且场地陕小，不具备顶推法施工条件。因此，在综合考虑周边复杂施工环境以及施工可实施性的基础上，提出了在原二环线搭设支架、分块吊装的方法。

与顶推法对比，采用支架法分块吊装具有以下优点：

1)安装简单。采用支架法分块吊装，仅需要在二环线搭设一组支架，采用汽车吊将厂内预拼装好梁段直接吊装至支架上，无需现场拼装。

2)施工速度快。顶推法需要现场搭设拼装胎架，安装导梁，现场拼装梁段，再用顶推设备顶推到位后落梁，工序繁杂经。相比顶推法，采用支架法分块吊装施工速度可大大提高。

3)成本低。相比顶推法施工，采用支架法分块吊装，不需要搭设拼装胎架、导梁，同时不需要顶推设备，大大降低了成本。

本工程钢箱梁施工主要存在以下难点：

1)交通压力大。本工程施工区域地面段为常青路与发展大道路口，且临近汉口火车站，常青路和发展大道均为交通要道，发展大道正常通行，常青路白天需保证双向4车道及人行通道，夜间双向两车道及人行通道。施工期间，行人及车流量大，施工现场环境极为复杂，交通组织及安全防护难度大。

2)二环线承载力及变形分析难度大。跨线段钢箱梁的重量及施工荷载全部由既有二环高架承担，因此建立详细的分析模型、施加合理的荷载条件以及边界约束，从而对既有二环高架的受力及变形状态进行分析，是本工程的重中之重。

3)作业时间短、吊装难度大。本工程钢箱梁节段最长达20.5 m，质量达65.1 t，吊装高度约15 m，且上跨既有二环高架，对起重指挥要求高。同时，为不影响交通，作业时间只能集中在23∶00—5∶00，其中500 t汽车吊进场准备及退场时间约3 h，而有效工作时间仅3 h，如何在有效的时间内组织好吊装，是本工程的难点。

为满足常青路白天双向4车道及两侧非机动车道要求，减少施工对交通的影响，结合现场施工环境及钢箱梁下部墩柱结构形式，设计出占地空间小、带“翅膀”的支撑，如图3所示。支撑主要由2榀四肢格构柱分配梁组成，分配梁悬挑部分分配梁用斜撑撑在格构柱上，并且在支撑柱间设两层“剪刀”撑以增加整体稳定性。

图3 支撑立面

地面层支撑布置如图4所示，可以看出：支撑柱正好在钢箱梁墩柱间，且正好处于L14和L16联混凝土箱梁支撑中间两条基延长线之间，无需另占用道路，满足常青路主干路双向4车道行驶车辆正常通行，极大地缓解了交通的压力。

图4 地面层支撑平面布置

上部箱梁最大质量约200 t，施工活荷载考虑 1 kN/m2，风载2.5 kN/m，同时考虑顺桥向偶然荷载(5%箱梁重)。通过有限元分析，杆件的最大应力比为0.63，满足要求，分配梁最大竖向位移为 -8.15 mm，小于10 mm，满足施工要求(图5、图6)。

图5 支撑应力比云图 MPa

图6 支撑竖向位移云图 mm

二环线上沿中央护栏两侧分别设4榀四肢格构柱+H型钢分配梁组成支撑，两侧支撑在分配梁上用H200×100系杆连成整体，其中格构柱立管采用φ273×8圆管，横撑和斜撑采用75×5角钢。二环线上往知音桥方向支撑占据4车道中的2车道，往汉口火车站方向支撑占据3车道中的1个车道。支撑平、立面如图7～图9所示。

图7 二环线上支撑平面布置

图8 二环线上支撑立面

图9 二环线上支撑断面

为防止车辆由于行驶不当，造成对二环线上临时支架的碰撞，故在临时支架围挡外侧设置水码，水码在施工区域前100 m处开始设置，渐变布置，并在施工区域前方500 m设置警示标牌和限速牌。临时支架上要贴夜间反光警示带，并在支架上挂警示灯。

施工荷载主要通过支撑将力传递至二环线桥面上，为保证荷载均匀传递，避免局部荷载过大，在支撑底部纵、横向设置分配梁将力均匀地传递至桥面，同时增加支撑的整体稳定(图10)。

图10 柱底分配梁布置

施工期间E和F节段的重量及施工荷载通过支撑传递至二环线，二环线的承载力是本工程支架法得以实施的关键。复兴立交桥位置二环线高架为四跨连续钢箱梁，跨径布置为(27+36+45.5+ 34.5) m，梁高1.92 m，宽度为26,-31.5,-35.3 m，非支撑区域顶板、底板、腹板及隔板厚为14 mm，支座加厚区为28～36 mm，其平面及断面布置如图11和图12所示。由于施工需要，需在其主跨约45.5 m范围内搭设支架进行常青路高架L15联钢箱梁施工，这将对已建成的二环线主梁受力影响较大。

图11 二环线钢箱梁平面布置

图12 二环线钢箱梁断面

施工期间，既有高架线主要承受自重、二期铺装、汽车荷载以及上部施工钢箱梁节段重量和施工荷载。经计算，最大von Mises应力为127.2 MPa(图13)，均小于Q345qC的容许应力270 MPa，腹板的最大剪应力为55.8 MPa(图14),小于Q345qC的容许应力 155 MPa，承载力满足要求。最大竖向位移位于B105～B106跨，其中挑臂端峰值为-58.2 mm(图15)，横向跨中最大位移为 -43.2 mm，约为其跨度的1/1 050(小于1/500)，满足要求，其中在上部钢箱梁节段作用下最大位移为9.9 mm(图16)，现场实测值为9 mm，计算值与实测值吻合较好。

图13 von Mises应力云图 MPa

图14 腹板剪应力云图 MPa

图15 挑臂位移云图 mm

图16 上部钢梁位移云图 mm

本工程钢箱梁分段综合考虑设计要求、厂内制造、运输及现场安装等因素，本着减少环向焊缝数量的原则，分段主要采用纵向划分为主，端横梁处采用横向划分的方式，分段划分布置如图17所示。从图中可以看出：纵向共10个大节段，设2个合龙段；横向除两端支座横梁外，划分6个节段(含2个挑臂)。节段共50个，其中箱体32个，挑臂18个。其中最重的节段重651 kN，最长的节段长度为20.05 m。

图17 钢箱梁分段划分

为保证施工进度，整联设两个合拢段，即B和I节段，位于两个边跨，吊装顺序为从中间往两端同时吊装，大大缩短施工周期，减少二环线占用道路时间。

本工程最大难点为跨二环线节段E、F的吊装，吊装难点有：1)二环线封路涉及江汉区、江岸区的整体交通疏导；2)节段既长又重，作业时间短，对吊装要求高。

为减少封路对二环线交通的影响，选择在夜间车流量相对较少的时间段(00∶00—5∶00)进行封路，同时提前1个月配合市交管部门发布施工封路信息，规划绕行线路。

综合考虑施工场地、节段重量，吊装半径及作业时间等因素，采用中联QAY500汽车吊，一次占位吊装2个节段，吊车站在二环线两侧。经吊装工况分析，E节段作业半径为20 m，臂长采用43.4 m，全配重下额定起重量为500 kN，最小安全系数为1.29；F节段作业半径为18 m，臂长43.4 m，全配重下额定起重量为560 kN，最小安全系数为1.32，满足施工吊装要求。

1)交通疏导是城市高架施工中的一大难点，采用合理的支撑形式是解决难题的重要举措。本工程因地制宜，设计出带“翅膀”的支撑，减少了支撑柱的占地面积，极大地降低了施工对交通的影响。

2)通过对现场环境进行调查分析，合理地划分节段和设置合拢段，确定适宜的吊装顺序，同时对吊装工况进行分析，确定吊车的站位和梁车位置，能够有效提高吊装效率。

3)在既有高架上采用支架法进行钢箱梁跨线施工，原高架的承载力是否满足要求是方案实施的关键。本工程中，在考虑自重、二期恒载、汽车荷载及施工荷载等工况下，经计算可知，既有钢箱梁高架的承载力和变形均能够满足要求，且有较大安全储备，为支架法施工提供了技术支撑。

目前在既有钢箱梁高桥上进行跨线施工，多采用顶推法，支架法施工经验较少，故本工程可为城市跨线钢箱梁施工提供借鉴。

来源：张伟, 刘俭, 白华, 等. 复杂施工环境下跨线钢箱梁支架法施工技术[J]. 钢结构, 2019, 34(8): 95-99.

doi: 10.13206/j.gjg201908019