鋼管柱貝雷梁支架法現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工方案

王 明 棟

(山西省公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，山西 太原 030006)

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鋼管柱貝雷梁支架法現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工方案

王 明 棟

(山西省公路工程質(zhì)量檢測(cè)中心，山西 太原 030006)

結(jié)合工程實(shí)例，從支架設(shè)計(jì)、測(cè)量放線、條形基礎(chǔ)施工、貝雷梁施工等方面，介紹了鋼管柱貝雷梁支架法現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工方案，并探討了支架受力驗(yàn)算、排水設(shè)計(jì)、拆除等方法，為類(lèi)似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

連續(xù)箱梁，鋼管柱，貝雷梁，支架

1 工程概況

吉縣樞紐C匝道1號(hào)橋是吉縣至河津高速公路經(jīng)吉縣窯科村南，為跨棗莊河而設(shè)，長(zhǎng)296.54 m，該橋平面位于緩和曲線和圓曲線上，縱斷面位于R=6 000 m的豎曲線上，前三聯(lián)橋面為變寬橋面：7.56 m～20.34 m,第四聯(lián)為橋面等寬，寬10.5 m。上部結(jié)構(gòu)：第一聯(lián)～第三聯(lián)為20 m普通鋼筋混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，第四聯(lián)為30 m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

本文以第四聯(lián)為例介紹，第四聯(lián)30 m現(xiàn)澆箱梁梁高1.7 m，橋面橫坡由箱梁頂、底板旋轉(zhuǎn)形成，腹板按垂直設(shè)計(jì)，邊腹板厚50 cm～90 cm，中腹板厚50 cm～75 cm，箱梁翼板長(zhǎng)1.5 m，跨中截面頂板厚25 cm，底板厚22 cm，為單箱雙室結(jié)構(gòu)。

2 支架施工方案

2.1 支架設(shè)計(jì)

考慮安全、成本、工期等實(shí)際情況，本橋支架搭設(shè)采用鋼管柱加貝雷桁架搭設(shè)上鋪設(shè)橫縱分配梁組合。鋼管柱采用φ630×8 mm鋼管，用1.2 cm厚鋼板封閉端頭，加法蘭結(jié)構(gòu)連接成不同高度管柱，鋼管柱間采用工字鋼焊接剪刀撐方式橫向連接，使其整體穩(wěn)定性增強(qiáng)。30 m跨箱梁縱向布設(shè)4排間距為9 m的鋼管立柱，鋼柱之間橫縱橋向每?jī)筛摴苤舷虏捎?6號(hào)工字鋼每隔4 m做橫縱向連接和剪刀撐連接。鋼管柱上方設(shè)雙排40a工字鋼做橫梁,貝雷桁架梁架設(shè)在橫梁上，順橋向跨度均為9 m，貝雷片橫橋向布置為間距(0.9+0.45×2+0.75+0.9+0.75+0.45×2+0.75+0.9+0.75+0.45×2+0.9)m，共15榀；在貝雷梁上橫橋向每隔1 m設(shè)置一根14工字鋼作為分配梁，14工字鋼分配梁上縱橋向鋪設(shè)12 cm×12 cm方木，方木間距30 cm，箱梁模板采用1.5 cm厚的竹膠板。30 m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁支架示意圖見(jiàn)圖1，30 m連續(xù)箱梁支架示意圖見(jiàn)圖2。

2.2 測(cè)量放線和條形基礎(chǔ)施工

1)測(cè)量放線。依據(jù)平面布置圖和設(shè)計(jì)方案，用鋼尺和全站儀放出條形基礎(chǔ)及立柱的具體位置。

2)鋼管樁基礎(chǔ)施工。基礎(chǔ)采用C20鋼筋混凝土(配筋形式為：上下層分別布置11根Φ16鋼筋，同時(shí)按25 cm的間距配置Φ10箍筋)，條形基礎(chǔ)長(zhǎng)度依照翼緣板投影線往外擴(kuò)長(zhǎng)1 m～2 m，基礎(chǔ)高0.6 m，寬1.2 m。條形基礎(chǔ)混凝土鋼管立柱位置下預(yù)埋1.2 cm厚80 cm×80 cm鋼板，要求鋼板水平。

2.3 鋼管樁立柱及工字鋼施工

立柱采用φ630×8 mm鋼管立柱，鋼柱底部與預(yù)埋在條形基礎(chǔ)的鋼板焊接，四周焊接200 mm×200 mm×8 mm三角鋼板以加強(qiáng)鋼柱穩(wěn)定性。

立柱橫橋方向主梁采用兩根40a型工字鋼，工字鋼安裝時(shí)要保證工字鋼中心與鋼管立柱中心重合，鋼管立柱施工過(guò)程中要注意豎向垂直度的控制。橫向工字鋼與鋼管立柱之間設(shè)置自制楔形塊(對(duì)口楔子)作為臨時(shí)支座，便于支架的高程調(diào)整和拆除作業(yè)。鋼管與預(yù)埋板連接大樣見(jiàn)圖3。

自制對(duì)口楔子采用厚度為12 mm的鋼板加工成型，一個(gè)楔形塊長(zhǎng)42 cm，寬25 cm，高25 cm，斜面坡長(zhǎng)48.88 cm，楔形塊側(cè)面板中心留有圓形孔洞，斜面板中心留有條形的孔洞，孔洞的作用是穿直徑為25 mm的精軋螺紋鋼，兩個(gè)楔形塊扣在一起組成一個(gè)對(duì)口楔子，通過(guò)緊固或松動(dòng)螺紋鋼兩端的螺栓搓動(dòng)楔形塊來(lái)調(diào)節(jié)頂面高程，為了方便搓動(dòng)楔形塊，在斜面上抹黃油。

2.4 貝雷梁施工

貝雷梁采用國(guó)產(chǎn)“321”公路鋼橋桁架(3×1.5 m),縱向長(zhǎng)度根據(jù)箱梁跨度來(lái)布置，30 m跨按三跨布置即9 m+9 m+9 m；橫向截面腹板下30 m跨按45 cm布置單層貝雷梁；兩端翼緣板下按90 cm間距布置單層貝雷梁，箱室下按90 cm布置單層貝雷梁，為了使每排貝雷梁受力均衡，縱向每隔3 m上下都用配套支撐架橫向聯(lián)系，把貝雷梁聯(lián)成整體；通過(guò)調(diào)節(jié)鋼管柱頂?shù)男ㄐ螇K來(lái)調(diào)節(jié)箱梁縱橫坡。

2.5 施工控制要點(diǎn)

1)鋼管樁基礎(chǔ)施工。根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖，用全站儀及鋼尺放出條形基礎(chǔ)位置，采用挖掘機(jī)開(kāi)挖基礎(chǔ)并進(jìn)行處理，地基承載力滿足要求后開(kāi)始支模，C20混凝土澆筑，要求混凝土頂面平整，按鋼柱間距預(yù)埋底座鋼板，強(qiáng)度達(dá)到80%后方能進(jìn)行鋼柱安裝。

2)鋼管立柱施工。立柱采用φ630×8 mm鋼管，安裝采用25 t汽車(chē)吊。

3)貝雷梁安裝。按照設(shè)計(jì)的間距先在橫橋向工字鋼上標(biāo)出貝雷梁位置。將貝雷梁在地面上拼裝分組連接好。貝雷梁吊裝按照先中間后兩邊順序。每排貝雷梁吊裝時(shí)必須設(shè)置兩個(gè)等距離分布起吊點(diǎn)，使吊裝過(guò)程中貝雷梁保持平衡，避免吊裝過(guò)程中產(chǎn)生扭曲變形。貝雷梁全部架設(shè)完畢后布設(shè)分配梁(14工字鋼)，間距為100 cm，再在分配梁上縱橋向布設(shè)方木(12 cm×12 cm)，間距為30 cm。

3 以30 m跨為例支架受力驗(yàn)算

根據(jù)本橋箱梁的構(gòu)造特點(diǎn)和支架搭設(shè)高度的不同，對(duì)30 m跨進(jìn)行驗(yàn)算，各部分驗(yàn)算按其最不利情況考慮。

本例選取了30 m跨第四聯(lián)第2跨支架進(jìn)行驗(yàn)算。

C匝道1號(hào)橋第四聯(lián)第2跨梁長(zhǎng)30 m，梁高1.7 m，支架平均高度21.2 m，采用四排鋼管立柱，跨徑均為9 m。荷載組成：

1)箱梁混凝土自重G1：

腹板：1.7×26=44.2 kN/m2。

跨中空心處：0.47×26=12.22 kN/m2。

近支點(diǎn)(漸變段)空心處：0.67×26=18 kN/m2。

翼緣板處：(0.4+0.18)/2×26=7.54 kN/m2。

2)模板支架自重G2：

模板體系：1.5 kN/m2。

方木自重取7.5 kN/m3。

14工字鋼自重0.16 kN/m。

貝雷梁：2.5 kN/m2。

3)施工荷載G3：2.8 kN/m2。

4)振搗荷載：水平方向取2.0 kN/m2，豎向取4.0 kN/m2。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》，按照施工受力傳遞對(duì)模板、方木、14工字鋼、貝雷梁、40a號(hào)工字鋼、鋼管支墩強(qiáng)度剛度、條形基礎(chǔ)和地基承載力和支架整體穩(wěn)定性分別進(jìn)行驗(yàn)算。

4 支架排水設(shè)置及支架預(yù)壓

為了防止雨水和其他施工用水流入支架范圍內(nèi)，引起基礎(chǔ)下沉，在支架外緣2 m處設(shè)置排水溝(30 cm×30 cm)，排水溝要求分段形成縱坡，最低點(diǎn)處開(kāi)挖集水坑，并用砂漿硬化。

預(yù)壓材料：預(yù)壓荷載為梁體自重的1.2倍的專(zhuān)業(yè)袋裝砂。

預(yù)壓范圍：箱梁寬度范圍內(nèi)，吊放砂袋對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓。

預(yù)壓觀測(cè)：預(yù)壓在支架搭設(shè)完成以后進(jìn)行，分三級(jí)加載，第一級(jí)加載為梁體自重的0.5倍，持荷穩(wěn)定后進(jìn)行二次加載，重量為梁體自重的0.5倍，持荷穩(wěn)定后第三次加載，重量為梁體自重的0.2倍。加載時(shí)砂袋布置順序與混凝土澆筑順序一致。觀測(cè)點(diǎn)設(shè)在每跨的跨中，1/4處、墩部處以及每排鋼管立柱條形基礎(chǔ)，每組分左、中、右三個(gè)點(diǎn)。在點(diǎn)位處固定觀測(cè)桿，以便于沉降觀測(cè)。用水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)沉降，布設(shè)好觀測(cè)桿后，測(cè)出加載前桿頂標(biāo)高。第一次加載后，每2 h觀測(cè)一次，連續(xù)兩次沉降量不超過(guò)3 mm，且沉降量為0時(shí)，進(jìn)行第二次加載，按此步驟，直至第三次加載完畢。第三次加載沉降穩(wěn)定后，進(jìn)行卸載。

支架卸載：砂袋要均勻卸載，同時(shí)繼續(xù)觀測(cè)，記錄好觀測(cè)值以便計(jì)算支架及地基綜合變形。根據(jù)觀測(cè)記錄，計(jì)算出預(yù)壓沉降量，調(diào)整支架標(biāo)高來(lái)控制箱梁底板及懸臂的預(yù)拱高度。

支架預(yù)壓和混凝土澆筑過(guò)程中安排專(zhuān)人對(duì)支架的變形進(jìn)行監(jiān)控。

5 施工預(yù)拱度設(shè)置

根據(jù)梁的拱度值線形變化，其他各點(diǎn)的預(yù)拱度值，應(yīng)以梁的兩端為零，中間點(diǎn)為最高值，按二次拋物線進(jìn)行分配。

支架預(yù)拱度計(jì)算：

支架變形量(預(yù)拱度)δ的計(jì)算：δ=δ1+δ2+δ3+δ4。

1)δ1為支架卸載后由上部構(gòu)造自重及活載一半產(chǎn)生的豎向變形。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求δ1=10 mm。

2)δ2為支架在荷載作用下的彈性變形量(每一跨立柱高度不同，造成支架在荷載作用下彈性變形不同，現(xiàn)以第四聯(lián)第2跨為例計(jì)算，取平均高度l=21 m)。

3)δ3為支架的非彈性變形。

δ3=2K1+3K2+2K3+2.5K4。

其中，K1，K2，K3，K4分別為順紋木料接頭、橫紋木料接頭、順紋木料與金屬接頭、順紋與橫紋木料接頭數(shù)目。

根據(jù)本支架搭設(shè)方案，取K1=0,K2=0,K3=1,K4=0。

δ3=0+0+2+0=2mm。

4)δ4為支架基底在荷載作用下的非彈性變形。

取δ4=0mm。

故支架變形量(預(yù)拱度)為：

δ=δ1+δ2+δ3+δ4=10+8.84+2+0=20.84mm。

6 支架拆除

本貝雷支架采用預(yù)留鋼管拆除工藝。

1)每組貝雷架上方梁體上預(yù)留兩根鋼管，位置設(shè)在貝雷梁兩端，鋼管采用普通腳手架，規(guī)格φ48×3.5mm，鋼管穿透梁體即可。2)安放千斤頂和穿螺紋桿。每個(gè)預(yù)留管內(nèi)采用φ25mm精軋螺紋鋼穿入，螺紋桿伸出梁體頂面高度不少于5m，緊挨梁體頂面處配備雙層螺帽，防止落貝雷梁時(shí)滑絲造成安全事故。每根螺絲桿配置2個(gè)千斤頂，千斤頂上搭設(shè)高強(qiáng)帶肋型鋼，型鋼上鉆有小孔，螺桿上部緊挨型鋼處設(shè)有螺帽。3)拆除步驟。a.梁體混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后，首先將螺桿穿入預(yù)留管內(nèi)，安放千斤頂及鋼板支撐，螺桿底部焊有吊鉤，吊鉤能牢固鉤住貝雷梁，固定好雙層螺帽和型鋼上的螺帽，此時(shí)貝雷梁和工字鋼就被固定在梁體上。b.調(diào)松對(duì)口鍥子，貝雷梁、橫向工字鋼與下部鋼管柱脫離，這時(shí)可以拆除鋼管柱。c.鋼管柱拆完運(yùn)走后，就可以下貝雷梁，使用千斤頂使貝雷梁下落5m，最后采用吊車(chē)吊下工字鋼和貝雷梁。4)封堵預(yù)留口。

7 結(jié)語(yǔ)

本樞紐現(xiàn)澆連續(xù)梁數(shù)量多，施工難度大，根據(jù)工程實(shí)際情況，最終采用了鋼管柱貝雷梁支架法施工方法，確保了該大橋的施工質(zhì)量和施工安全，表明該現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工是成功的，可供同類(lèi)工程施工參考。

[1] JTG D60—2004，公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].

[2] JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

Cast-in-situ continuous box girder construction scheme of steel-pile column Bailey beam support method

Wang Mingdong

(ShanxiHighwayEngineeringQualityDetectionCenter,Taiyuan030006,China)

Combining with engineering examples, starting from aspects of support design, sampling, strip foundation construction, Bailey beam construction, the paper introduces cast-in-situ continuous box girder construction scheme of steel-pile column Bailey beam support method, and explores support stress check, drainage design and demolition and other methods, which has accumulated experience for similar engineering construction.

continuous box girder, steel-pile column, Bailey beam, support

1009-6825(2017)06-0212-03

2016-12-16

王明棟(1983- )，男，工程師

U448.215

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