箱梁现浇段钢管柱支架设计及施工技术.doc

1、箱梁现浇段钢管柱支架设计及施工技术摘要：本文结合来宾永鑫大桥主跨箱梁 0 号、1 号块支架现浇的施工实例，介绍了钢管柱支撑系统的设计、施工及受力验算方法。设计的支撑系统达到了施工所要求的承载力、稳定性和刚度，取得了良好的施工效果，为以后类似工程提供了借鉴经验。 关键词：箱梁落，现浇段，钢管柱 ， 支撑系统 ， 结构检算 Abstract: based on the main box girder bridge and guests 0 number, no. 1 piece of stents cast-in-situ construction example, introduced the

2、steel tube column support system design, construction and stress checking method. The support system of the design to construction of the requirements of the stability and the bearing capacity and rigidity, and achieved good result of construction, for the following provides a reference for the simi

3、lar project experience. Keywords: box girder fell, cast-in-site segments, steel tube column, support system, the structure by calculating 中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 来宾永鑫大桥采用（99+180+99）m 预应力砼矮塔斜拉桥跨越红水河，主梁采用变截面单箱五室大悬臂预应力砼箱梁，85m 梁长范围内梁高按二次抛物线变化。墩顶梁高 6m，跨中 2.5m、箱梁顶宽 34m、悬臂长 4.5m、箱底宽 21.05223.852m，箱

4、梁外腹板斜置，斜率为 2.5：1。箱梁外腹板厚 0.28m、底板厚 0.32m，在根部位置加厚至 0.9m，箱梁边腹板和中腹板厚 0.8m，次中腹板厚 0.6m。 箱梁采取挂篮悬臂浇筑，由于 0#块只有 8m 长，场地不足拼装挂篮，施工时主桥 0#、1#号块一同浇筑做为拼装挂篮的施工平台。0#、1#号块顺桥长为 14m，墩塔处梁高 6m，底宽 21.052m，箱梁顶宽 34m，现浇段分两次浇注，第一次浇注底板及腹板，第二次浇注顶板。 2 支撑系统的设计方案 0#、1#块梁体为吊篮的安装及承载构件，且为其后各梁段标高、轴线、线型提供基准，直接影响到整个箱梁的施工质量，所以支撑系统将的设计及施工是

5、 0#、1#块梁体施工的关键，需具有：足够的刚度和承载能力；结构受力明确；能准确测定出结构弹性变形和非弹性变形；施工偏差符合规范要求；便于施工操作。 因桥墩高达 23.5m，如采用钢管脚手架，需要大量钢管和扣件，且稳定性差，下沉变形量大。使用牛腿方案则难以承受上部荷载。根据桥墩高度、现场施工条件及结构设计情况，经过多方案比选，综合考虑技术的可行及经济的节约，决定以墩柱周围的岩石作为依托，采用钢管柱支撑系统，其具有结构稳定、刚度大、变形小、承载能力大、适合高墩等优点。且钢管柱支撑施工简便，搭设及拆除周期快，利于缩短工期。 支架采用 100cm、=10mm 钢管柱支立，钢管柱底端锚固于岩层中不小于

6、 4m，并用钢筋砼浇筑。钢管柱间采用20 槽钢花架连接，钢管柱与墩身之间采用20 槽钢通过预埋件进行连接，以保证支架的整体稳定性。钢管柱顶焊接 =2cm 的 120cm120cm 钢板作顶托，在顶托上搭设 2I45a工字钢纵梁，纵梁与桥墩通过预埋件进行连接；纵梁上放置间距为 60cm的 I36a 工字钢横梁，横梁上为间距 30cm 的10 槽钢作为卸落层钢管立柱的垫梁，卸落层钢管支架上为箱梁的模板系统。支架结构见图 1、图 2 所示。 图 1 钢管柱支架结构横断面图 图 2 钢管柱支架结构纵断面图 3 支撑体系施工方法 3.1 安装总体方案 支撑系统的钢板、杆件委托厂家加工。预埋定位钢板与墩身

7、钢筋焊接，在砼达到设计强度后开始安装支架，严禁在刚浇筑完初凝后即扰动预埋件。支架安装采用塔吊装吊，焊接部位均采用 T506 焊条。支架安装时指定专业工程师负责，随时进行检查，并按照钢结构工程施工质量验收规范 （GB50205-2001）进行验收。 3.2 钢管立柱安装 支架采用钢管立柱，钢管柱的直径为 100cm，壁厚为 1cm，钢管桩底端锚固于岩层中不小于 4m，并用钢筋砼浇筑。桥纵向每侧设置一排，每排为 8 根，每墩设置 16 根，每排钢管柱除两侧钢管柱间距为 3m 外，其它钢管柱间距均为 4m。钢管柱中心距至桥墩侧面为 2.8m。为了增强支架的稳定性，使支架整体承载，管柱之间用20 槽钢

8、焊接成钢联系花架，钢管柱与墩身之间也设置20 槽钢支撑直杆和斜杆，支撑杆与预埋在墩身的钢板采用焊接连接。钢管柱顶端焊接一块 120cm120cm2cm 钢板作顶托以安放 2I45a 工字钢纵梁。 3.3 纵、横梁安装 采用 6m 长 2I45a 工字钢作纵梁，纵梁中部搭设在立柱顶部，与立柱顶托焊接，并在顶托两侧焊接钢板限位块，以固定工字钢横梁的位置，防止移动脱落。纵梁一端为悬臂，另一端与桥墩预埋钢板采用焊接连接。纵梁上的横梁采用 12m 长的 I36a 工字钢搭设，横梁工字钢间距为60cm，因施工平台横向宽度达 36m，故每一道横梁需采用 3 根工字钢拼接而成。横梁与纵梁之间进行焊接加固。 3

9、.4 卸落层搭设与人行道安装 在搭设卸落层前，先安装设置人行道，在纵、横梁工字钢悬挑出箱梁的四周设置人行道和操作平台，人行道面板采用 6mm 厚钢板，并在人行道钢板上焊接防滑条，外侧设置护栏杆。卸落层采用钢管脚手架、方木或组合木楔，钢管高度为 80cm，上部安装钢管顶托调整高度。设置间距 30cm 的10 槽钢作为卸落层钢管立柱的垫梁，钢管与槽钢垫梁进行焊接固定，防止滑移。 3.5 支架预压 考虑到支架的弹性变形、构件连接缝隙等因素，防止浇筑梁体时支架的下沉而引起梁体出现裂隙，减少支架上部构造的变形，在平台搭设及底模板安装就位后，对支架进行预压试验，以消除其非弹性变形，测定其弹性变形与荷载的关

10、系，为梁体底模预留高度提供可借数据，支架预压也是检验支架安全保证的最有效方法。试压的最大荷载为第一次浇注梁体节段重量的 1.2 倍。 预压采用水箱加载法，支架平台拼装完毕后测量平台中心线，布置观测点并测定标高 h1，逐级加载至梁体结构重量的 120%。预压 24h 后，测量各观测点标高 h2。卸除全部荷载，测量各观测点标高 h3。支架平台上布设 12 个监测点如图 3 所示。 图 3 监测点布置图 按上述沉降程序进行预压数据观测，并收集整理后计算最终的预拱度。计算出可恢复的弹性变形值h 弹=h3-h2，通过预压消除的支架非弹性变形为加载至 100%和卸载至 100%时变形量差值，预压加载至 1

11、20%梁体重量后，认为非弹性变形已消除。非弹性变形值h 非=h1-h3。支架预压总下沉量h 总=h1-h2=h 弹h 非。根据以上测定的弹性变形值和实测的预压后底模标高采用抛物线分配法，重新设置预拱度。 4 支架结构受力检算 4.1 检算原则及荷载取值 要求结构各构件应力小于容许值，梁的允许跨中挠度不大于 1/400的跨径。A3 钢材取值：=180MPa，=100MPa，E=206GPa； 支撑系统主要受到砼自重（取 26KN/m） ，倾倒和振捣砼荷载（取 4KN/m2） ，支架及模板荷载（取 5KN/m2） ，人群机具荷载（取2.5KN/m2） ，取安全系数为 1.2。 箱梁高度及腹板、顶板

12、和底板厚度随着伸出桥墩的距离由大变小，为了简化计算，砼荷载均按最大值（桥墩处）进行计算，同时不再考虑支撑系统的自重。经按设计图纸进行计算，得到荷载沿桥横向分布图如图 4 所示。 图 4 荷载及支点图（尺寸单位以厘米计） 4.2 卸落层钢管支架强度及稳定性检算 钢管支架采用 483.5mm 钢管，A=424.1mm2，f=205N/mm2，Ix=15.9。立杆纵、横间距均为 0.3m，则单根立杆承受区域为 0.3m0.3m 均布荷载。从图 4 中可得单根立杆承受的最大轴向压力：N=0.30.384.6=30.5KN。 f=N/A=30.5103/424.110-6=71.9MPa205MPa 立

13、杆自由长度按 0.8m 计算，长细比 =L/Ix =800/15.9=50.3，查表可得 =0.843，则： N=Af=0.843424.1205=73.3KNN=30.5KN 4.310 槽钢垫梁受力检算 垫梁采用间距为 40cm 的10 槽钢，槽口向下摆放，因钢管立柱较为密集，将垫梁简化成跨度为 60cm 受均布荷载的五等跨连续梁。 q=0.484.6=33.84KN/m Mmax=0.079ql2=0.07933.840.62=0.96KNm 故 max=Mmax/W=（0.96103）/（7.810-6）=12.3MPa=180MPa Qmax=0.606ql=0.60633.840.

14、6=12.3KN 故 max=Qmax/A=（12.3103）/（12.74810-4）=9.65MPa=100MPa fmax=0.664qL4/100EI=（0.66433.841030.64）/（10020610925.610-8） =0.55mmL/400=1.5mm 4.4I36a 工字钢横梁受力计算 横梁采用 12m 长，间距为 0.6m 的 I36a 工字钢搭设，沿桥横向要采用 3 根工字钢方能满足平台宽度，从结构分析可得，中间工字钢承受有荷载为最大。则作用于中间横梁的荷载为：q=（图 4 所列数据）0.6。受力计算如图 5 所示。 图 5 横梁受力检算图 max=Mmax/W=

15、（50103）/（87510-6）=57.1MPa=180MPa max=Qmax/A=（79.8103）/（76.4810-4）=10.4MPa=100MPa fmax=1.15mmL/400=10mm 4.5I45a 工字钢纵梁结构检算 2I45a 工字钢纵梁承受横梁传递的荷载，由图 5 可得荷载最大值为159KN。纵梁受力计算如图 6 所示 图 6 纵梁受力检算图 max=Mmax/W=（254.4103）/（2143010-6）=89.0MPa=180MPa max=Qmax/A=（516.8103）/（2102.44610-4）=25.2MPa=100MPa fmax=0.7mmL/

16、400=7mm 4.6 管柱结构检算 钢管柱承受纵梁传递的轴向力，由图 6 可知钢管柱承受的最大荷载为 834.8KN，钢管及顶托自重为 20.7KN。钢柱两端按铰接处理，计算长度取钢柱全长 L=23.5m。 A=（10002-9802）/4=9.9103?2 Iz=（10004-9804）/64=1.21109?4 iz=（Iz/A）1/2=35.0cm 取 =1，则柱的长细比为 =L/iz=67.1 该构件属于 a 类轴心受压构件，查表得稳定系数 =0.854，则： =N/ A=（834.8+20.7）103/（0.8549.9103）=101.2MPa=180MPa。 以上计算结果表明钢管立柱支撑系统各构件均能满足要求。 5 结束语 按照钢管立柱支撑系统的设计方案，不仅提前 17 天完成现浇梁段的施工，缩短了施工工期，且比原来钢管支架方案节约了 9%的施工成本。