高墩现浇箱梁支架施工工艺.docx

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高墩现浇箱梁支架施工工艺

高墩现浇箱梁支架施工工艺工法

1、前言

1.0.1在进行现浇梁施工时，一般的施工方法是对地基加固处理，然后搭设满堂支架。

但对于地势陡峭、墩身高达40m的现浇箱梁而言，采用满堂支架施工不仅地基处理难度较大，安全性降低，而且材料、人员投入也较大。

贝雷梁柱式支架是现浇箱梁施工中常用的一种支架形式，尤其在重荷载、高墩柱、跨度大的情况时，则是较为经济安全的一种支架型式。

1.0.2宜巴高速公路第十九标合同段兴山互通3、4、5、6、7#桥均为20m现浇梁，其下构为薄壁墩，地形陡峭，墩柱最高达42.5m，上构属单箱单室现浇箱梁，采用贝雷梁柱式支架施工，在支架施工过程中，项目部技术人员对支架基础处理、剪刀撑连接、贝雷片安装及施工机械的综合运用不断分析，总结形成高墩现浇箱梁贝雷梁柱式支架施工工法。

2、工法特点

2.0.1施工工艺及条件相对简单，安全、质量容易控制；

2.0.2同满堂脚手架施工相比，贝雷梁柱式支架施工在重荷载、高墩柱、大跨度现浇箱梁的情况下，则更为经济安全；

2.0.3能够避免大面积处理地基，能够减少人员投入；

2.0.4基本是机械配合人工作业，施工效率高，施工速度快，工期上能满足要求。

2..0.5在直线地段或曲线上纵、横坡较大的现浇箱梁，处理较简单。

3、适用范围

3.1.1本工法适应于公路、市政、铁路桥梁直线地段和曲线地段的连续现浇箱梁及其它现浇构件的施工。

4、工艺原理

4.1.1贝雷梁柱式支架结构主要有混凝土基础、钢管立柱、工字钢横梁、贝雷片纵梁、钢管架组成。

支架结构传力途径为：

模板—方木—顶托—钢管架—贝雷片纵梁—工字钢横梁—钢管立柱—混凝土基础—地基。

4.1.2利用钢管柱作临时支撑，贝雷片作梁

4.1.3钢管立柱垂直方向每隔6米在平面上设置了平面联系，减小了钢管立柱的自长度，增加了钢管立柱的整体性。

贝雷支架总体布置图

5、施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

贝雷梁柱式支架施工工艺流程图

5.2操作方法及要点

5.2.1地基处理

地基处理工作主要是清除支架地段原地面杂物、淤泥及承台基坑积水等，采用含水量合适的素土、或石灰土、或碎石土分层回填压实至设计标高；或对原地面整平用压路机压实，必要时对原地面20cm范围做5%掺灰处理。

具体要求为：

地基压实度≥85%，用压路机压实后无“弹簧”土，平整度±30mm。

5.2.2扩大基础设置

基础设置为方形基础，边长为2.4m，高1.2m，上下设置加强钢筋网（如图所示），在施工基础前对地基承载力试验，扩大基础处地基承载力必须达到350kpa。

。

钢管柱基础施工图

5.2.3钢管柱安装

在基础施工完成后，进行钢管柱安装。

钢管立柱采用直径630mm钢管柱（壁厚10mm），钢管安装前，在基础上先用全站仪对平面控制点位置进行精确放样，拧紧首节与基础的预埋螺栓，钢管分段吊装空中竖向连接，钢管柱两端焊接法兰盘，法兰盘用8mm厚钢板，采用螺栓连接，当采用焊接连接时应严格控制其对接的精确度，安装时严格控制钢管的倾斜度小于0.1%。

每安装6m高设置一个钢抱箍，抱箍四面焊接横、纵、斜向联系，联系采用16号槽钢，并设置抗倾覆抱箍与该平面墩身连接，使其连为整体，增强其稳定性。

钢管柱的顶部采用80cm×80cm×1.5cm的钢板作为法兰与工字钢横梁焊牢，以增强横梁的稳定性。

钢抱箍施工图（单位：

cm）

5.2.4贝雷片安装

在钢管柱和横梁安装完毕并经过检查验收合格后，进行贝雷片吊装。

贝雷片的吊装采用两种方法。

在场地条件好，贝雷片补偿并且塔吊或吊车有足够的起吊能力的情况下，可在地面先拼接贝雷片后，整联双排吊装，如果场地场地条件不好，贝雷片又过长，塔吊或吊车的起吊能力有限时，可将双排贝雷片纵向分为几节，分跨吊装拼接。

安装顺序为先吊装中间，后对称吊装两边的贝雷片，吊装完成后，按设计用角钢作为横向联系，增强贝雷片的横向刚度。

吊装作业必须又专人指挥，起吊和下落须平稳，避免对立柱等结构造成冲击，以确保安全。

贝雷桁架片两两组合成一幅，每两片用支撑架连为整体，同时用L75×75×8cm的角钢每隔3米将全部贝雷梁两两连接，保证贝雷片的整体性。

贝雷片安装完毕后，在贝雷片上铺设16#槽钢，安装钢管支架，钢管支架横向按贝雷片的间距布置，纵向按90cm间距布置，然后安装顶托，铺设横向方木，最后铺设底模。

5.2.5支架预压

1、支架预压主要是收集支架、地基的变形数据，作为检验和调整预拱度设置的依据，本项目安排在互通6#桥3#~4#墩处，采用砂袋进行预压，预压荷载按照设计要求取1.2倍的梁体自重。

做法如下：

2、在预压段，按计算荷载摆放砂袋，砂袋密度按1.7t/m3，经计算翼缘板顶面砂袋堆放高度为1.0m～1.2m（自边缘向中间递增），而墩顶横梁处砂袋堆放高度为1.2+1.8=3m。

为确保预压荷载与现浇砼时加载型式一致，先在腹板处堆叠砂袋，然后再在腹板内侧，最后在翼缘板顶面堆叠砂袋。

3、观测：

预压前每隔5米设一个观测断面，每个断面设置3个测点（均位于腹板底下部位），每个测点吊挂一个垂球。

在支架未施加预压荷载前实施第一次观测，记为D1，而后匀速加载；当全部加载完成后，每12小时观测一次，直至沉降稳定后进行卸载，并记录卸载之前的最后一次观测值记为D2；卸载后进行第三次观测，记为D3；砼浇筑完成后，开始卸架，卸架后进行第四次观测，记为D4。

4、观测成果及预拱度调整：

通过（D3-D2）观测值计算，可求的卸架前支架、基础的弹性及非弹性变形值，即：

支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降f4；通过（D4-D2）观测值计算，可求的卸架后梁体自身的扰度值，并进行相应预拱度调整。

5.2.6预拱度设置和扰度控制

1、预拱度值主要考虑因素有：

支架变形沉降、箱梁自重、施工荷载、混凝土收缩和徐变等，包括：

卸架后一期恒载产生的绕度f1；卸架后二期恒载产生的绕度f2；成桥后3年内砼收缩和徐变产生的绕度f3；支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降f4，其中f4值设置如下：

1）贝雷支架承受施工荷载引起的弹性变形δ1=f挠=1.0cm。

2）基础、钢管墩与工字钢在荷载作用下的非弹性压缩δ2取1.5cm。

3）模板在荷载作用下的非弹性压缩δ3为砼下沉量及各接触面变形量总和：

Δ1为砼下沉量，取0.2cm；

Δ2为贝雷片与分配梁接触面变形量，取0.2cm；

Δ3为分配梁与木楔接触面变形量，取0.2cm；

Δ4为木楔与木楔接触面变形量，取0.2cm；

Δ5为木楔与小方木接触面变形量，取0.3cm。

δ3=Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5=0.2+0.2+0.2+0.2+0.3=1.3cm

则非弹性变形值为：

δ4=δ3+δ2=1.5+1.3=2.8cm

2、卸架前跨中弹性变形δ1=1.0cm从中间（20m跨）向两边按二次抛物线进行分配，两支点处预拱度值为零，抛物线方程为：

Y=-0.001x2+0.2xy1.0cm

010x（m）

3、卸架后箱梁只有两个承载点，产生的跨中（20m跨）绕度f5=f1+f2+f3，按经验取值为1.4cm（其中f1=1.0cm，f2+f3=0.4cm），两端墩顶处预拱度值为零，抛物线方程为：

Y=-0.014x2+0.28xy1.4cm

则累加预拱度计算见下表：

010X（m）

X

y

0

3.33

6.66

9.99

13.32

16.65

20

δ2+δ3

2.8

2.8

2.8

2.8

2.8

2.8

2.8

卸架前δ1分布值

0

0.6

0.9

1.0

0.9

0.6

0

卸架后f5分布值

0

0.8

1.2

1.4

1.2

0.8

0

合计

2.8

4.2

4.9

5.2

4.9

4.2

2.8

5.2.7支架的拆除

1、支架的拆除为支架搭设的逆工序，先降低顶托落模，人工拆除模板及方木。

先拆除贝雷片的横向联系，再将翼板下的贝雷片用塔吊或吊车吊走，底板下的贝雷片用倒链向两侧横移，用同样办法吊走。

工字钢横梁和钢管立柱的拆除可以通过在箱梁施工时预留卸架孔，用卷扬机吊走

5.2.8、结构验算

a、在梁距端1~2.5米的范围内为线型变化荷载，梁端为7.0*26=182kN/m,其中腹板重：

（（0.5+0.7）*1.4*2*26）/4.5*2=9.7kN/m2；梁中为4.3*26=111.8kN/m,其中腹板重：

（0.5*1.4*2*26）/4.5=8.1kN/m2。

翼缘板每米重:

［（0.15+0.4）×2/2］×2.6×2=2.86T，计0.715T/m2，翼缘板处荷载q=7.15+2.5+1+2=12.65KN/m2。

b、方木、模板自重1.0KN/m2。

c、施工人员和施工机具行走荷载：

2.5KN/m2。

d、振捣砼产生的荷载：

2KN/m2。

e、贝雷梁自重：

270kg/每片×6片×18组/20m=1.458t/m

1、贝雷梁受力计算

1）标准国产贝雷梁桁片允许弯矩788kN.m，假设每片贝雷片均匀受力，Mmax/M0=7875/788=10片。

根据施工及受力需要布置12排贝雷片，因梁体的主要荷载在腹板上，所以在布置贝雷片时在腹板位置10排贝雷片，两边翼缘板处各一排。

施工立面图

共设置12排贝雷片，满足施工要求。

2、贝雷梁挠度计算：

假设所有荷载为中间10片双层贝雷梁承担，以均布荷载q=175/10=17.5kN/m，跨度L=18米的简支梁计算，f=5*qL4/（384*EI）=5*17.5*103*184/（384*2.1*105*106*250500*10-8）=45.4mm≤20/400=50mm。

满足要求。

3、大横梁验算

大横梁为两根40b型工字钢如下图焊接：

钢管柱顶大横梁（两根40b工字满焊）图

A=2*94.07cm2,Ix=2*22781cm4,Wx=2*1139cm3。

工字钢最大跨径为4.5米，根据受力分析得：

根据受力分析得最大弯矩Mmax=439.97KN.M，

最大剪力=185.25KN，

剪应力Τmax=Qmax/A=185.25/（2*94.07）=9.8MPa<[τ]=85MPa

σ=M/W=439.97×103/（1139×4）=96.56MPa

弯曲容许应力[σ]=145MPa>96.56MPa

所以采用二根40b工字钢能满足要求.

4、钢管立撑受力计算

按钢管柱布置图，现假设该立撑采用4根直径630mm，壁厚10mm的钢管，高度按最高40m考虑，平面距离均为4.5m，沿高度方向用I20a工字钢按4m间距将钢管连接成整体，水平工字钢之间焊斜撑，以保证其稳定受力，将该钢管立撑采用4肢格构柱进行计算，计算式如下。

1）整体稳定性验算

lox=loy=4000cm

换算长细比

根据λox查表得轴心受压稳定系数

根据计算中该梁考虑自重的力为300t，考虑1.3的安全系数即该格构柱的顶部受力为390t，假设最大有10cm的偏心，偏心受压弯M=153KN.M，钢管抗弯截面系数W=4.17

106mm3，计算过程略。

∴整体稳定性满足要求

2）格构柱单肢稳定性验算

l=400cm

∴单肢稳定性满足要求

5.2.9劳动力（见表1）

劳动力情况表表1

序号

岗位与职责

人数

备注

1

施工负责