bm钢管贝雷片柱式支架在现浇混凝土梁中应用.docx

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bm钢管贝雷片柱式支架在现浇混凝土梁中应用

钢管贝雷片柱式支架在现浇混凝土梁中应用

1.现浇梁的支架类型

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架；6）扣件式钢管脚手架；7）WDJ型碗扣式多功能钢脚手架；8）轻型钢支架；9）CKC门式钢脚手架；10）移动模架；11）挂篮。

2.钢管柱贝雷梁柱式支架特点

1）桥墩较高（墩高15～40m），跨度较大（跨度6～20m）；2）承载力高；3）结构刚柔结合，抗冲击性较强；4）构件数量较少，施工安全风险小；5）施工速度快，工期短；6）地基处理费用低，支架总成本较低，较经济。

3设计原则及设计荷载

3.1设计原则

1）足够的强度、刚度和稳定性。

支架必须可靠地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，根据施工技术规范和施工经验确定；支架基础必须可靠，根据支架计算结果，取最不利工况对基础进行设计，有时，要对地基进行必要的处理；临时结构中，构件的连接是保证整体稳定性的关键，必须确保连接件安全，且要有足够的纵向、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，大多留有了预拱度（设计预拱度）；而支架因各种荷载的作用而发生变形，故要考虑支架变形的影响即施工预拱度，在施工前，必须计算设计预拱度和施工预拱度，以确定合适的立模标高，保证成桥满足设计和规范所要求的线形。

为取得较为精确的施工预拱度，必要时，对支架进行预压，以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。

对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。

卸落设备：

楔块、砂筒、千斤顶和制式器材配备的专用设备。

3.2设计荷载

1）砼及钢筋重量；2）模板及支架重量；3）施工人员、施工料具及设备荷载；4）新浇砼产生侧压力；5）倾倒混凝土时产生的荷载。

4.工程概况和设计情况

4.1工程概况

三明南互通立交桥的C、D、E匝道桥为现浇，墩高5～38m,总长896m。

C匝道桥全桥长度为150m，桥型布置为3×20+4×20m预应力连续刚构箱梁，位于圆曲线和缓和曲线上，1#、2#、4#、5#墩采用墩梁固结，双柱式桥墩，重力式桥台，钻孔桩基础。

上部构造施工时，先浇注第二联4×20m，两端同步张拉预应力筋，一次落架；再浇注第一联3×20m，采用一端张拉预应力筋，一次落架。

全桥现浇共有C50砼956m3。

4.2设计情况

1）支墩及桥跨

a）第二联

第7跨支架采用WDJ型碗扣式多功能钢脚手架；其余，每跨梁支架采用两个支墩，每个支墩采用单排钢管，每排设置φ425×6钢管4根，间距1.9m；钢管柱上铺2根Ⅰ40b工字钢，工字钢上放置10片贝雷梁。

详见图3。

b）第一联

第一跨支架采用WDJ型碗扣式多功能钢脚手架；其余，每跨支架采用两个支墩，靠近桥墩的支墩采用单排钢管，每排设置φ425×6钢管3根，间距3.2m。

桥跨中间设置支墩，支墩设置双排钢管，排距3m；每排设置φ425×6钢管4根，间距1.9m。

工字钢上放置8片贝雷梁，两排钢管柱用槽钢连成一个整体。

详见图2、图3。

2）立杆可调托撑

贝雷梁上，每排并列放置2根[10，排距100cm，把两根槽钢的腹板与φ48×3钢管焊接，焊缝长100mm。

钢管内插入立杆可调托撑，可调范围为0～600mmm。

可调托撑放置Ⅰ16工字钢。

3）方木

Ⅰ16工字钢放置10cm×15cm方木，间距为30cm，净间距20cm。

4）基础

底层布设φ12螺纹钢筋，纵向、横向间距均为20cm，保护层厚度为5cm。

4.3支架总体布置

钢管柱贝雷梁柱式支架主要由钢筋混凝土基础、钢管立柱、联结系、工字钢横梁、贝雷片纵梁、立杆可调托撑、方木等组成。

详见图4。

支架传力途径：

模板方木Ⅰ16托撑[10贝雷片纵梁Ⅰ40b钢管立柱基础地基。

5.结构计算

以第二联为例，其余类似。

5.1荷载

箱梁高1.4m，底板宽6.5m，顶板宽10.5m，详见图5。

5.2贝雷梁

假设箱梁纵向为均布荷载，经计算q=224kN/m。

1）弯矩

单片贝雷梁[M]=788.2KN.m,[Q]=245.2kN。

Mmax=qL2/8=224×17.002/8-qL12/2=8092-252=7840kN..m。

7840/788.2=9.9片，选取10片贝雷片。

2）剪力

Q=qL/2=2240，2240/10=224＜[Q]=245.2kN

3）挠度

f=5qL4/{384EI}=5×224×103×174/（384×2.1×1011×250500×10－11×10）

=0.0463m=46mm

5.3Ⅰ40b工字钢横梁

1）弯矩

利用对称性，按一半结构计算，用力矩分配法求得，Mmax=146.7kN.m

σ=M/W=146.7×106/（1140×2×103）=64.3MPa＜[σ]=145MPa

2）剪力

Qmax=Nmax596KN

τ=Q/A=596×103/（2×12.5×400）=59.6MPa＜[τ]=85MPa

5.4钢管柱验算

采用Ф425钢管每排4根壁厚6mm，共有2排，两端铰接，L0=10m。

1）面积

A=（42.52-41.32）*π/4=78.98cm2=7898mm

2）稳定性验算:

i=（42.52+41.32）1/2/4=14.81cm.

λ=L0/i=1000/14.81=67.5

查表得φ=0.765

[N]=φ[σ]A=0.765×145×7898×10-3=876kN＞Nmax=596kN

3）压缩变形

ΔL=NL/（EA）=596×103×22/2.1×1011×78.98×10-4）

=0.0079m=8mm

6.基础验算

1）基底应力

基础的受力面积S=8m×2m=16m2

基底承载力f=224×10/16=140kPa

故只需将地基承载力控制在140KPa以上就能满足要求.实际为保证安全，取2倍安全系数，控制在280KPa

按条形基础计算A=8m×2m=16m2≥N/（f-γd）=2.04

2）钢筋

用anasys软件计算得最大弯矩为78329N.m，基础底板受力钢筋面积由下式算得：

As=M/0.9h0fy=78329000/0.9*300*330=879mm2基础的配筋A0=11*3.14*62=1243mm2>879mm2

A0>As,基础满足要求。

7.支架安装及拆除

7.1钢管柱安装

用25t吊车起吊钢管，分段吊装，空中竖向连接，节与节用法兰盘连接；每10m设置纵、横、斜向联系，联系采用[16槽钢，严格控制钢管垂直度不大于1/1000H（H为钢管高度）。

7.2贝雷梁安装

在钢管柱和横梁Ⅰ40b安装完后，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，整跨双排吊装。

安装顺序:

先吊中间，后吊两边贝雷片。

吊完后，用[16槽钢作为横向连接，间距2m；剪刀撑作斜向连接，间距4m；加强贝雷片横向刚度和整体性。

7.3支架拆除

支架拆除与支架安装相反，先降低托撑；然后落模，人工拆除模板、方木和[10及Ⅰ16；其次，拆除贝雷片横向连接；再用吊车将翼板下的贝雷片吊走；最后，用倒链将底板下的贝雷片横移到两侧翼板下，用吊车吊走。

钢管柱和横梁Ⅰ40b可直接用吊车吊走。

8.预留拱度

由于自重和张拉预应筋，桥梁在施工过程中要发生下沉和挠度及上拱度。

因此，要使桥梁成桥后，能获得理想的设计线形，就必须设置施工预拱度。

8.1预拱度的设置

根据支架变形和地基下沉及张拉上拱度，可计算出预拱度的最大值，桥梁跨中为最大值预拱度，梁端为零，按直线或二次抛物线进行分配。

第二联计算出最大值下沉为54mm,上拱度15～25mm，跨中的最大预预拱度34mm，梁端的预预拱度8mm。

8.2预拱度方程

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。

9.预压及沉降观测

9.1加载

采用4个3×3×2.5（高）水箱和袋装砂土进行预压，水箱靠近桥梁轴线均匀分布，砂袋分布两侧。

预压完一跨后，再预压相邻跨，直到整联预压完成。

分三次加载，第一次，加设计荷载的50%，重176t；第二次，加载到设计荷载的75%，加载88t；第三次，加设计荷载的100%，加载88t，总重量352t（梁钢筋混凝土）。

9.2沉降观测

加载前，布置好观测点，观测点上下对应。

观测的部位，横向：

梁的两边和中间三处；纵向：

可观测梁端、1/2跨径处和1/4跨径处。

必要时可增加1/8和1/16跨径处。

加载前，测量各点标高；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。

当试压沉降稳定后，记录各测点的最终沉降值，从而推算出底模各测点的标高，然后卸载。

卸完载后，精确测出底模各测点的标高，此标高减去加载终了时的标高，即为支架的回弹值，余下的沉降值为支架非弹变形量。

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是否性命收敛。

实测最大总沉降值49mm，计算最大总沉降值54mm，是因为计算时，除考虑钢筋混凝土重量外，还计入模板和支架重量、施工机具和人员等，计算荷载比加载荷载大，最大

总沉降亦大。

支架预压时，应加强稳定性观测，确保安全。

一旦发现变形不收敛则立即采取卸载或紧急撤离等措施。

10.3卸载

加载100%后，持载48～72小时，一般可以卸载。

卸载时，用吊车将沙袋逐步卸下，水箱的水通过专门的管道引至排水沟外。

11.施工流程

12.结束语

对于墩高15～25m，跨度6～20m，可不设置中间支墩，对于墩高于25m或跨度大于20m的桥梁，需采用精轧螺纹钢配钢盒或设置中间支墩。

本工程的计算变形量与预压测量沉降量比较吻合，现浇砼未出现裂纹。

实践证明，本方案是可行的，比较经济。