用鋼管樁和貝雷片做現(xiàn)澆箱梁施工支架施工實(shí)踐

1、 第 1 頁(yè) 共 9頁(yè) 內(nèi)容提要：在軟弱地基上使用鋼管樁和貝雷片做為現(xiàn)澆支架，避免了處理軟基，克服了地基沉降對(duì)現(xiàn)澆箱梁施工線形的影響；結(jié)合支架施工實(shí)例，著重介紹鋼管排架和貝雷片組成的支架構(gòu)造和施工。 關(guān)鍵詞：鋼管樁和貝雷片 支架 實(shí)踐1. 引言在軟弱地基上施工橋梁上部現(xiàn)澆梁、板，一般的施工方法是對(duì)軟基進(jìn)行加固處理，然后搭設(shè)滿堂支架施工。由于軟弱地基特殊的地質(zhì)條件，地基處理難度較大；同時(shí)由于處理厚度的不均勻性，當(dāng)填加施工荷載時(shí)，地基將可能出現(xiàn)不均勻的沉降，從而可能對(duì)混凝土的質(zhì)量造成不同程度的損傷，對(duì)工程質(zhì)量留下隱患。且地基處理為一次性投入，處理費(fèi)用高，周轉(zhuǎn)利用率低。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)诠こ?/p>

2、實(shí)踐中摸索出減少或避免處理地基的施工方法， 第 2 頁(yè) 共 9頁(yè)組成的桁架整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。下面著重就這兩方面的問(wèn)題進(jìn)行分析探討。使用的主要材料為：直徑273 mm，壁厚6mm 的鋼管；321型的貝雷片（高1.5M ，每節(jié)長(zhǎng)3.0M ）。 3.2.1貝雷桁架的設(shè)計(jì) 沿箱梁橫斷面方向設(shè)置9道貝雷片，均勻布置。桁架頂部橫向布設(shè)10×12CM 的方 第 4 頁(yè) 共 9頁(yè)q 2、貝雷桁架自重q 3、施工荷載q 4構(gòu)成。支架承受的總荷載為：q=q1+q2+q3+q4 =229.5KN/m。強(qiáng)度檢算貝雷架縱向布置形式為間距6米和14米間隔布置的連續(xù)梁，最不利情況發(fā)生在14米跨度內(nèi)混凝土全部

3、澆注完成，其它跨徑內(nèi)沒(méi)有荷載時(shí)。按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。則最大彎距： Mmax=qL2/8=229.5×142/8=5621.5KNM ，單片貝雷架承受最大彎距（按荷載橫向均勻分布計(jì)算，不考慮不均勻分布系數(shù)）：M=Mmax/9 =5621.5/9=624.6 <M=975 KNM, 滿足要。撓度檢算因貝雷片每節(jié)結(jié)構(gòu)形式相同，可看作勻質(zhì)梁，并以簡(jiǎn)支梁模型檢算，最大撓度為： f=（5/384）qL 4/（E I I x ）=(5/384×229.5×14004/（2.1×106×250500×9） =2.4cmL/400=1400/400=3

4、.5cm滿足施工要求（其中貝雷架的慣性矩I x =250500cm4）。 3.2.2貝雷片的安裝和拆除將每5片貝雷片拼裝成整體桁架，用16t 吊車起吊就位；一聯(lián)全部貝雷片安裝完畢，加設(shè)橫向支撐、上平聯(lián)和下平聯(lián)。貝雷桁架采用整體落架法拆除。在貝雷桁架的底部（近支墩處）各設(shè)一根橫梁，橫梁用20T 手拉葫蘆懸吊在箱梁翼緣板承托上（在承托上預(yù)留懸吊孔），落架時(shí)先拆除支 架脫模下落。3.2.23.2.2.1鋼管的布置接一道橫向連接撐，構(gòu)成一個(gè)排架；將同一個(gè)承臺(tái)上的兩個(gè)排架頂部用14連接，形成上平聯(lián)，兩排間用3道14連接成人字撐。使兩個(gè)排架形成一個(gè)受力整體，增強(qiáng)抗傾覆能力。 第 5 頁(yè) 共 9頁(yè) CD C

5、G CB BC BF BA 14.9 7.3 -0.5 -0.5 0 -2.8-0.4 0 -0.9156-2.5-4.9 -30.1-60.159.2124 -124GFECBA AB 0.0460.954 0.328 0.0160.6560.4940.0120.494-5.1 -0.2 -10.3-5.21.31.31.414.916.23.2.2.2鋼管排架的設(shè)計(jì)檢算按如下不利條件假定荷載:每?jī)蓚€(gè)排架承受跨度為23M 的箱梁鋼筋砼重量, 并按簡(jiǎn)支梁模型計(jì)算支反力。作用在排架上的荷載構(gòu)成如下：鋼筋砼重力q 1、工字鋼自重q 2、其他荷載q 3，則每個(gè)排架承受的總荷載為：P= q1q 2q

6、3=2645.5KN由于每個(gè)排架承受的總荷載由9道貝雷片均勻分部在工字鋼上，每處荷載為：q=P/9=294KN。荷載布置如圖10。將每個(gè)排架看作剛架計(jì)算, 并按鋼管最大高度9.0M 計(jì)算。上述剛架為對(duì)稱剛架, 取一半研究，采用力矩分配法計(jì)算。 圖10I45b 工字鋼轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:I1=33.759×1074; 273, 壁厚6鋼管轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:I2=44.848×106, 材料相同為A 3鋼, 彈性模量相同。計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的分配系數(shù)、計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖11。圖11固端彎矩M AB =-ql/8=294×3.375/8=-124KNM,M BA =-MAB =124KNM由各節(jié)點(diǎn)

7、的彎矩和外力, 根據(jù)力矩平衡可得節(jié)點(diǎn)剪力; 由計(jì)算出的剪力, 根據(jù)節(jié)點(diǎn)力的平衡原理可得各桿的軸力（壓力）如下: NAE=405.6KN, NCG=170.8KN, NBF=571.4KN, N 中=351.8KN 鋼管強(qiáng)度檢算：取壓力最大桿件 BF,桿件自由長(zhǎng)度為 4M，視為兩端鉸接桿，其柔 度=L/r=1×4000/94.4=42.4 查表可得=0.89，則鋼管樁的穩(wěn)定強(qiáng)度為： = N/(A=571.4×103÷（5030 ×0.89）=127.6MPa<=170 MPa 滿足要求。 鋼橫梁檢算：鋼橫梁實(shí)際有 7 個(gè)支點(diǎn)，按 5 個(gè)支點(diǎn)計(jì)算。其中

8、 5 道貝雷架架設(shè)在 鋼管樁樁頂，其余 4 道架設(shè)在跨中，鋼橫梁為 4 跨連續(xù)梁,查表得: Mmax=(0.1998-0.0368+0.0101-0.003×P=168.8KNm W=M/W=1206cm3< W I45b= 1500.4cm,故選用 45b 工字鋼滿足施工要求。 3.2.2.3 鋼管排架的拆除 為保證排架受力的整體性，不使用砂箱等落架構(gòu)件，采用直接割除鋼管落架。具體 做法是：將排架頂部的工字鋼用鋼絲繩和手拉葫蘆吊在桁架上，用氣割將鋼管根部與預(yù) 埋件割開(kāi)，慢慢放松手拉葫蘆將排架拆除，整體移至另半幅。 3.3 支架預(yù)壓 3.3.1 預(yù)壓施工及成果分析 加載采用周圍

9、圍砂袋中間裝散砂的方法，模擬施工荷載。因砼分兩次施工，預(yù)拱度 參照支架在箱梁 80%自重時(shí)產(chǎn)生的變形設(shè)置。 加載前， 沿模板縱橫向每 5M 開(kāi)設(shè) 40×40CM 活動(dòng)孔一個(gè)，預(yù)壓結(jié)束時(shí)將運(yùn)輸車開(kāi)到活動(dòng)孔處，將砂子直接泄至車內(nèi)。加載總重量為 23M 跨度箱梁自重。 沉降觀測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 1。可以看出實(shí)測(cè)彈性變形與計(jì)算值基本相符，但在支架跨中出現(xiàn)了 不均勻沉降，需進(jìn)一步采取加固措施。 3.3.2 對(duì)桁架的改進(jìn)措施 通過(guò)預(yù)壓觀測(cè)成果分析，跨中出現(xiàn)了橫向不均勻沉降。由于貝雷片跨中所受的彎 矩較大，荷載出現(xiàn)了橫向不均勻分布，原設(shè)計(jì)的橫向加固結(jié)構(gòu)未達(dá)到預(yù)想效果。為保證 箱梁的線形，防止混凝土開(kāi)裂，在

10、桁架的中部增設(shè) 4 根16 的型鋼，間距 1.0M，以加強(qiáng) 跨中的橫向分布剛度。見(jiàn)圖七。 3.3.3 預(yù)拱度設(shè)置 根據(jù)支架實(shí)際情況和預(yù)壓成果，預(yù)拱度設(shè)置分為 6M 和 14M 跨兩部分，考慮不可預(yù) 料的因素及箱梁的外形美觀，將預(yù)拱值提高 35mm，跨中最大值設(shè)置為 25MM。并按拋物 第 6 頁(yè) 共 9頁(yè) 線分配，見(jiàn)圖 12： 預(yù)拱度設(shè)置施工圖 15 10 箱梁底板 300 1400 300 圖 12 沉降觀測(cè)結(jié)果 觀測(cè) 點(diǎn)編號(hào) 左 0 中 右 左 0.25 L 中 右 左 0.5L 中 右 左 0.75 L 中 右 左 L 中 右 左 L+3 米 中 右 荷重 0 觀測(cè)值 12.782 12

11、.872 12.971 12.705 12.786 12.899 12.633 12.739 12.837 12.533 12.623 12.735 12.447 12.537 12.640 12.401 12.496 12.593 荷重 80% 觀測(cè)值 12.778 12.868 12.967 12.685 12.766 12.880 12.610 12.708 12.816 12.518 12.608 12.720 12.442 12.530 12.635 12.399 12.492 12.587 沉降量 4 4 4 20 20 19 23 31 21 15 15 15 5 7 5 2 4

12、 6 卸載后 觀測(cè)值 12.780 12.871 12.967 12.701 12.781 12.893 12.628 12.731 12.832 12.530 12.624 12.730 11.447 12.534 12.637 12.400 12.494 12.591 非彈性變形 2 1 4 4 5 6 5 8 5 3 0 5 0 3 3 1 2 2 表1 彈性變形 2 3 0 16 15 13 18 23 16 12 15 10 5 4 2 1 2 4 3.4 混凝土的澆注 3.4.1 混凝土的澆注順序 現(xiàn)澆箱梁分段施工，每段分兩次澆注。為有利于支架的受力、減小支架變形，每段 混凝土澆注

13、順序?yàn)椋嚎v向從每段的起點(diǎn)向終點(diǎn)澆注；橫向從起始跨的中間腹板和底板向 第 7 頁(yè) 共 9頁(yè) 兩側(cè)對(duì)稱澆注。 3.4.2 沉降觀測(cè)結(jié)果分析 在混凝土澆注過(guò)程中，觀測(cè)支架變形，測(cè)量成果見(jiàn)表 2?？梢钥闯隹缰凶畲蟪两盗?為 22mm，小于預(yù)拱值 3mm，橫向不均勻沉降最大為 3mm。從拆模后的箱梁底板外觀看， 線形順暢、美觀，達(dá)到預(yù)期要求。按預(yù)拱值 25mm 設(shè)置正確、可靠。 支架變形觀測(cè)成果 觀測(cè) 點(diǎn)編號(hào) 左 0.2 5L 中 右 左 0.5 L 中 右 左 0.7 5L 中 右 左 L 中 右 澆筑一 次砼前 觀測(cè)值 13692 13594 13507 13782 13694 13596 1386

14、0 13441 13659 13726 13689 13711 第一次 砼澆筑后 觀測(cè)值 13686 13587 13501 13774 13684 13586 13855 13435 13655 13723 13687 13709 沉降量 （） 6 7 6 8 10 10 5 6 4 3 2 2 第二次 砼澆筑前 觀測(cè)值 13686 13580 13498 13774 13682 13584 13854 13435 13656 13723 13688 13710 第二次 砼澆筑后 觀測(cè)值 13678 13571 13490 13763 13671 13572 13844 13427 1364

15、5 13720 13684 13707 8 9 8 11 11 12 10 8 11 3 4 3 沉降量 （） 14 16 14 19 21 22 15 14 15 6 6 5 表2 最終 沉降量 （） 4.體會(huì) 4.1 主要優(yōu)點(diǎn) 利用鋼管樁和貝雷片做現(xiàn)澆支架，直接利用既有承臺(tái)作為支架的支撐基礎(chǔ)，不需 處理地基，避免地基沉降帶來(lái)的影響，節(jié)約了投資，提高了材料的回收利用率。將主 要受力構(gòu)件加工成大塊，用機(jī)械吊裝，提高了機(jī)械化作業(yè)程度和工效，節(jié)省了時(shí)間。 整體落架法拆除桁架，不僅減少了高空作業(yè)量，保障了施工安全，而且提高了工效。 直接利用固定在貝雷片主弦桿上的方木代替鋼管調(diào)整高程，節(jié)約了投入。 4.2 存在的不足和需進(jìn)一步改進(jìn)的問(wèn)題 鋼管的接長(zhǎng)和拆除，全部采用電焊、氣割，現(xiàn)場(chǎng)焊