钢管贝雷片柱式支架在现浇箱梁施工中.doc

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1、钢管贝雷片柱式支架在现浇箱梁施工中的应用伍松柏 陈定生 （长江工程监理咨询有限公司两江新区工程监理站） 重庆 渝北摘要: 在高墩和大跨度的刚构现浇预应力连续箱梁施工过程中，以钢管柱为支墩，贝雷片为支架，具有工艺简单、承载力高等优势，同时可有效的节省工程造价。本文结合重庆两江新区王家沟大桥工程实例，详细介绍钢管贝雷片柱式支架系统的结构形式，施工控制技术、要点及难点，探索钢管贝雷片柱式支架在现浇箱梁施工中的应用。关键词：现浇预应力箱梁；钢管贝雷片支架；预拱度；预压；沉降观测1、工程概况王家沟大桥位于重庆市两江新区龙兴工业园，属两江大道南延段工程，起止里程：K3+963.745K4+994.745。

2、道路呈南北走向，采用城市主干道级，设计车速60km/h，双向八车道。桥梁全长1031m，桥面面积37528。桥梁基础为嵌岩桩基础，采用矩形实心墩和双柱式桥墩，U型重力式桥台，桥梁上部结构为刚构现浇预应力连续箱梁。桥跨共分七联，（40+60+40）+（344）+（344）+（344）+（344）+（55+90+55）+（530）=1018m。其中，最高墩柱为5#-a，最大墩高62m。2、支架系统选择2.1支架系统确认目前，国内常用的现浇箱梁支架系统包括：1)满布式木支架；2)钢木混合支架；3)万能杆件拼装支架；4)贝雷片拼装支架；5)六四军用梁、拆装式钢桁梁、八七式钢梁与六五墩或八三墩组成制式支

3、架；6) 扣件式钢管脚手架；7)WDJ型碗扣式多功能钢脚手架注【1】；8)轻型钢支架；9) CKC门式钢脚手架注【2】；10)移动模架；11)挂篮。结合本桥大规模现浇预应力箱梁结构工程的施工需求，考虑第一至五联平均墩高近40m，采用满堂式脚手架不具备适宜性。同时，因本桥平曲线变化频繁，第四联位置涉及匝道，桥面宽度逐渐变窄，移动模架及挂篮施工等方法在本桥中缺乏通用性。经多方面比对，同时遵循设计单位意见，最终确定本桥第一至五联采用钢管贝雷片支架系统，第六、七联采用碗扣式满堂支架施工。2.2钢管贝雷片支架优点1)适用于高墩、大跨度箱梁施工；2)承载力高，稳定性好；3)结构刚柔结合，抗冲击性强；4)构

4、件数量少，施工简单，安全风险小；5)施工速度快，工期短；6)地基处理费用低，支架总成本较低。3、支架设计方案3.1设计原则1) 足够的强度、刚度和稳定性。支架具备承受施工过程中可能产生的各种荷载，而荷载种类和荷载大小的估算是关键；必须根据支架计算结果取值，选取最不利工况进行设计，必要时，要对地基进行处理；支架结构中，构件的连接是保证整体稳定性的关键，必须确保连接件牢固，且要布设足够的纵向、横向和斜向连接杆件，防止出现整体失稳和局部失稳。2）立模标高的确定。桥梁在设计时，大多预留了预拱度（设计预拱度）；实际施工过程中，支架的各种荷载作用有一定差异，故必须实际计算施工预拱度，以确定合适的立模标高，

5、保证成桥后符合设计和规范所要求的线形。当然，对支架进行预压，可以有效确定支架的非弹性变形和弹性变形值，并验证施工计算中的各个参数。3）卸落设备。现浇支架要设置卸落设备，落架时要对称、均匀，防止主梁产生局部应力变形。3.2设计方案因本桥最终确定第一至五联采用钢管贝雷片柱式支架，同时最大墩高处于第二联，故下述方案及施工验算均以第二联为例。第二联钢管立柱平面布置图见图一。图一 钢管立柱平面布置示意图钢管贝雷片柱式支架主要由基础（桩基础或扩大基础）、钢管立柱、联结系、工字钢横梁、贝雷片纵梁、碗扣式脚手架、方木等组成。详见图二。支架传力途径：模板方木碗扣钢管16工字钢加强型贝雷梁3I56c工字钢钢管立柱

6、基础 图二 钢管贝雷片柱式支架断面示意图4、支架搭设方法4.1基础处理根据现场地质情况，确定第二联钢管贝雷片支架采用嵌岩桩基础，C30钻孔灌注桩施工，桩径1.2m。桩基础配筋详见图三。图三 支架临时桩基配筋图4.2钢结构安装本支架钢结构安装分为钢管立柱安装、分配梁安装及贝雷梁支架安装。支架立柱采用800mm12mm，钢管按标准节8m和6m制作，根据各立柱高度的不同，按图纸要求分别加工顶部调节钢管；分配梁采用3I56c工字钢横桥向布置，每根长度40m；贝雷梁采用普通型的63军用梁，3榀一组，榀间距45cm，分别对应布置在箱梁腹板及底板下方。A、地脚螺栓定位a.立柱的轴线和柱顶标高的准确直接影响到

7、钢结构质量，地脚螺栓采用20高强度螺栓，锚入基础深度15cm，其定位按钢管立柱法兰盘眼孔布置。b.按施工图纸的尺寸及已确定的中心基准点固定牢固，将地脚螺栓依次穿入定位板中，用水准仪测量每根螺栓的标高，用全站仪复测纵、横轴线是否符合要求，无误后即可予以固定。c.螺栓表面的油脂必须清除干净，方可放入定位模板中，以保证螺栓的预埋质量。d.螺栓定位后，经监理工程师验收合格，同时做好验收记录。浇注预埋部位混凝土时，施工方质检员、工班长及监理人员必须跟班旁站，详细检查专用模具是否松动偏转，螺栓是否倾斜，一旦发现问题马上处理纠正。混凝土浇筑24h后可以卸下专用模具。螺栓的螺牙部分用钢丝刷清扫干净，涂上黄油并

8、拧进螺母，利用塑料薄膜包扎。e.预埋锚栓尺寸的允许误差应符合下列要求：螺栓中心偏移 5mm 螺栓露出长度 +20mm 螺纹长度 +20mmB、立柱吊装采用吊车或塔吊起吊钢管，分段吊装，空中竖向连接，节段与节段间用法兰盘连接；每8m设置纵、横、斜向联系梁，联系梁可采用工字钢或槽钢，严格控制钢管垂直度1/1000H(H为钢管高度)。a.柱脚标高调整:立柱底部标高调整采用两块斜垫铁和一块平垫铁调整的方法。采用在立柱底法兰盘下，承台混凝土面上放置钢板，作为标高调整块。详见图四。图四 柱脚标高调整示意图柱底板下预留的空隙，用高强度、微膨胀、无收缩砂浆以捻浆法填实。b第一节柱底轴线调整钢柱制作时，在柱底板

9、的四个侧面，用钢冲标出钢柱的中心线。对线方法：在吊车不松钩的情况下，将柱底板法兰盘的中心线与柱基础的控制轴线对齐，缓慢降落至标高位置。如果钢柱与控制轴线有微小偏差，可借线调整。预埋螺杆与柱底板法兰盘螺孔有偏差，适当将螺孔放大，或在加工厂将底板预留孔位置调整，保证钢柱安装。c第一节柱身垂直度校正柱身调整可采用缆风绳、千斤顶、钢柱校正器等校正。用全站仪进行垂直度控制测量。d.第二节柱轴线调整上下柱连接保证柱中心线重合。如有偏差，在柱与柱的连接耳板的不同侧面加入垫板（垫板厚度为0.51.0毫米），拧紧法兰盘螺栓。钢柱中心线偏差调整每次3毫米以内，如偏差过大可分23次调整。e第二节钢柱垂直度校正钢柱垂

10、直度校正的重点是对钢柱有关尺寸预检。下层钢柱的柱顶垂直度偏差就是上节钢柱的底部轴线、位移量、焊接变形、日照影响、垂直度校正及弹性变形等的综合。可采取预留垂直度偏差值消除部分误差。预留值大于下节柱积累偏差值时，只预留累计偏差值，反之则预留可预留值，其方向与偏差方向相反。C、主分配梁贝雷片吊装在钢管柱和横梁工字钢安装完毕后，对验收合格的贝雷片进行吊装，在地面上，可先拼装好贝雷片，整跨三排吊装。安装顺序:先吊装中间，后安装两侧。吊装完毕后，可用槽钢作为横向连接；剪刀撑作斜向连接；加强贝雷片横向刚度和整体性。a.在立柱吊装就位并调整安装完毕后即可进行主分配梁、贝雷梁、次分配梁等的吊装。b.主分配梁安装

11、前用木工墨斗画好立柱顶钢板中轴线和桥墩钢管墩牛腿中线，作为主分配梁安装定位线。c.吊车梁同样也采用吊车或塔吊进行吊装。绑扎点设在吊车梁全长1/3和2/3的位置处。为避免吊起的钢梁自由摆动，在钢梁两端用麻绳绑好，作为牵制溜绳的调整方向。吊装前的准备工作就绪后，首先进行试吊，平行吊起高度为100-200mm时应停吊，检查索具牢固。检查无误后开始缓缓吊起到安装高度后水平移动至安装基准线再缓缓落下，用撬棍调整吊车梁的中心线与立柱顶钢板和钢管墩牛腿上平面的纵向基准线相一至即可，穿上连接螺栓锁紧。d.贝雷梁、次分配梁等的吊装与上述方式基本相同。5、施工验算5.1设计荷载考虑第二联单幅桥一跨进行加载计算：砼

12、:考虑1.05荷载增大系数,支架浇筑段42M桥长砼重1725.81.05=1812.1t；碗扣架:4218.742.560=118062kg=118.062t(按每立方60kg计算)；模板: 4218.74100=78708kg=78.708t(按每平方100kg计算)；施工荷载: 4218.74150=118062kg=118.062t(按每平方150kg计算)；加强贝雷梁:2914450=182700kg=182.7t(按每片450kg计算)；钢管立柱及分配梁:按实计算共466t；荷载合计:1812.1+118.062+78.708+118.062+182.7+485=2775.732t。

13、5.2计算假设及参数1）计算假设本模型考虑单幅桥一跨进行加载计算，计算时，1：1建立空间模型，并按照荷载实际情况进行加载。2）计算模型图五 钢管贝雷片柱式支架计算模型3）计算参数贝雷梁材料采用Q345钢,理论容许应力取200Mpa，临时结构考虑1.3增大系数，容许应力取=1.3200=260mpa。钢管及分配梁材料采用Q235钢,理论容许应力取140Mpa，临时结构考虑1.3增大系数，容许应力取=1.3140=182mpa。5.3主要计算结果1)支反力(t)最大反力190t。2）加强型贝雷梁竖向位移(mm)最大位移35mmL/400=18000/400=45mm应力图(Mpa)最大应力178M

14、Pa，满足要求。3）3I56c分配梁3I56c竖向位移(mm)最大相对位移3mm4000/400=10mm，满足要求。3I56c应力图(Mpa)最大应力100MPa，满足要求。4）I16分配梁I16竖向位移(mm)最大相对位移1mm900/400=2.25mm，满足要求。I16应力图(Mpa)最大应力47MPa，满足要求。5）800mm12mm钢管立柱竖向位移(mm)最大位移16mm。应力图(Mpa)最大应力75MPa，满足要求。6）脚手架立杆稳定验算及桩基承载力计算可参照路桥施工计算手册相应章节进行计算，此处不再累述。经验算，满足要求。6、预留拱度由于自重和预应力筋张拉，在施工过程中，箱梁不

15、可避免要发生下沉、挠度及上拱度。因此，为保证桥梁成桥后，能获得理想的设计线形，就必须设置施工预拱度。6.1预拱度的设置根据支架变形、地基下沉及张拉上拱度，可计算出预拱度的最大值。同时，桥梁跨中为预拱度最大值，梁端为零，可按直线或二次抛物线进行分配。6.2 预拱度方程下列公式为箱梁预拱度沿跨度方向的曲线方程。以梁端点为坐标原点。y=4f拱 (L-x) x/L2 式中L为跨度，x为计算点到原点横坐标。7. 预压及沉降观测7.1 加载为使现浇箱梁结构施工满足设计要求，克服荷载增加后支架的非弹性变形，在支架拼装完成后，必须采用钢材、砂石等材料对支架系统进行加载。可按照现浇箱梁施工荷载的110%进行预压

16、（即全部计算荷载的1.1倍）。7.2沉降观测为了解支架沉降情况，加载前首先布置好观测点。观测控制点可按顺桥向每10米布置一排，每排不少于8个点（此标准为重庆市地标），加载荷载级分为：25%、50%、75%、100%、110%。采用二等水准测量注【3】，减小测量误差。加载前，测量各观测点标高；沉降的观测初期因沉降发展较快，可1小时观测一次；后期发展较慢，4小时观测一次，直到变形收敛为止。在预压之前测出各测量控制点标高，每级荷载加载完成后均要复测各控制点标高，加载110%预压荷载后持荷不小于48小时。同时，持荷24小时、48小时必须再次复测各控制点标高，控制支架日沉降量2.0mm（不含测量误差），

17、总沉降量5.0mm，当观测数据满足要求时，则表明地基及支架已基本沉降到位，可卸载。否则，必须继续持荷进行预压，直到地基及支架沉降到位方可卸压。卸载完成后，精确测量底模各测点的标高，此标高减去加载110%最终标高，即为支架的回弹值，余下的沉降值为支架非弹性变形量。根据以上测量数据，绘制各测点的沉降-时间曲线，以时间为横坐标轴，沉降为纵坐标轴，正方向朝下，根据曲线斜率来判断沉降收敛情况。8、支架拆除8.1拆除程序拆架程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则，严禁立面拆架或在上下两步同时进行拆架。对于支架整体而言，拆除顺序为：先拆除跨中处支架，再拆除桥墩处支架，由跨中向两侧桥墩方向推进，具体拆除顺序及拆除

18、方式见下图：8.2拆除要求支架拆除在梁体强度满足设计要求后即可拆除。支架拆除前，在梁顶做好梁体沉降的观测点，在支架拆除前进行标高测量，在支架拆除过程中时时观察标高变化情况。同时，在支架拆除时，需派专人对梁底进行观察，如有异常情况，应立即停止支架拆除工作，待查明原因或通过讨论后，按调整方案进行作业。安全注意事项拆除支架应设置警戒，张挂醒目的警戒标志，禁止非操作人员通行和地面施工人员通行，并设置专人负责警戒。拆架前，全面检查拟拆支架，应将通道口上的存留材料、杂物清除。察看施工现场环境，包括架空线路、地面的设施等各类障碍物、地锚、缆风绳、附件、电气装置情况，凡能提前拆除的尽量拆除掉。9、结语综上所述

19、，钢管贝雷片柱式支架在王家沟大桥工程的实际施工运用中，体现了其工艺简便、承载力高、总造价成本低廉的优点。同时，施工质量、进度、安全等方面均得到有效保证，取得了较好的经济效益和社会效益。伴随着国家基建投入逐渐增加，在桥梁工程施工中，刚构现浇预应力连续箱梁结构日益增多，钢管贝雷片柱式支架的应用越来越广泛。但是，尚处于发展完善阶段，笔者期望本文能为初次涉及此类支架系统的同仁们提供帮助，更有助于钢管贝雷片柱式支架的推广。注【1】：WDJ型碗扣式多功能钢脚手架主要构件是立杆、横杆、斜杆、可调节底座及托撑，具有搭、拆迅速，方便实用，易于保管，安全可靠等优点。注【2】：CKC门式钢脚手架由主框、横框、交叉斜

20、撑、脚手板、可调底座等组成，是建筑用脚手架中，应用最广泛的脚手架之一。由于主架呈“门”字型，所以称为门式或门型脚手架，也称鹰架或龙门架。注【3】：根据公路桥涵施工技术规范要求，本桥应采用四等水准测量。因沉降观测水准测量精度要求较高，故实际采用二等水准测量予以控制。水准仪型号：DS1型，水准尺：因瓦；偶然中误差：1mm，全中误差2mm，往返较差、附合或环线闭合差4mm。参考文献：1重庆市建设委员会 城市桥梁工程施工质量验收规范2人民交通出版社 新编桥梁施工工程师手册3中国机械工业第三设计研究院 王家沟大桥施工图设计4中国新兴建设总公司 王家沟大桥施工组织设计5崔昌洪、韦健江 钢管贝雷梁柱式支架在高墩大跨现浇箱梁施工中的运用6李绪干、梅守均 钢管贝雷梁柱式支架法现浇简支箱梁工法7李锴 钢管贝雷梁柱式支架在市政现浇箱梁施工中的应用