钢平台钢管组合式支架在山区桥梁施工中的技术运用马超君

钢平台钢管组合式支架在山区桥梁施工中的技术运用马超君

马超君

天津路桥建设工程有限公司

摘要：钢平台盘扣钢管组合式支架是在传统钢管贝雷梁柱式支架的基础上，增加了盘扣钢管支架，既避免了大面积处理地基，又减低了钢管及贝雷梁的安拆风险，同时节约了施工费用，加快了施工进度；文中通过三道岭大桥高墩大跨现浇箱梁支架施工实例，详细地介绍了该组合式支架的构成和在施工中的运用。

关键词：高墩大跨度；现浇箱梁；盘扣式钢管；组合式支架

1.工程概况与桥梁结构

1.1工程概况

津围公路北二线工程位于天津市蓟县北部山区，是京津冀交通一体化普通公路省市对接路之一，该工程建成通车后，将打通现有津围公路与河北兴隆连接瓶颈，加快天津北部地区与河北省的融合发展，带动蓟县北部山区农村经济的发展。

本工程施工的三道岭大桥，跨越现状山谷，全长289米，起点桩号为K13+615.83，终点桩号为K13+905.55，桥面宽15米，桥墩最高为41米，桥梁曲线半径为330米。

1.2桥梁结构形式

本桥为连续梁式桥，采用等跨布置，共计7跨，跨径为40m；桥梁基础为人工挖孔灌注桩及承台，下部结构采用双柱式矩形桥墩，墩间设系梁，其中2、5#墩设置上盖梁，桥台为肋式桥台。

图1桥型布置图

1.3工程地质条件

该桥位于天津蓟县三道岭村的两座山脊之间，山峰以低矮的灌木丛为主，植被较为繁茂，上覆腐植土30~50cm之间，夹杂各种石块，整体稳定性较好。

地质勘探资料显示地表以下以白云岩为主，同时部分地层10m以下有地质发育不良现象，出现以角砾及黏土充填的小型溶洞；溶洞发育不良位置承载力基本容许值为180kpa左右，弱风化岩层承载力基本容许值为700kpa，中风化岩层承载力基本容许值1500kpa。

2.支架方案选择

由于本次现浇箱梁支架搭设高度为41米，跨度40米，根据工程特点和地形条件，拟选了3种适用于本桥高墩大跨度现浇箱梁施工的支架型式，分别为承插型盘扣式满堂红支架、钢管贝雷梁柱式支架、钢平台盘扣钢管组合式支架，从结构受力、安全性能、地基处理、安拆难易度、施工安全及经济效益等方面进行分析。

3.支架设计与验算

3.1钢平台设计

采用Φ600×12mm钢管桩为立柱、321型加强贝雷梁为横梁搭设钢平台，并在立柱底部设置混凝土条形基础，布置图见图3。

图3钢平台标准纵断图（4-5#）

图4贝雷梁标准横断图

3.2盘扣支架设计

在钢平台上铺设20×20cm方木，搭设盘扣钢管支架，最大搭设高度为12米，支架布置间距为顺桥向立杆间距为1.5m，钢管立柱支点位置范围内加密，加密间距为0.6m、0.9m及1.2m；横桥向立杆间距为1.2m，腹板下加密至0.9m，水平杆步距为1.0m，支架顶部采用H150型钢为横分配梁、10×15cm方木为纵向分配梁。

图5盘扣支架标准横断图

3.3支架验算

3.3.1模型建立

采用MIDAS2015软件进行线性有限元法分析，盘扣式支架立杆采用梁单元，水平杆和斜杆采用桁架单元，贝雷梁采用框架式梁单元，钢管支撑采用梁单元模拟，立杆、上分配梁、贝雷梁和下分配梁竖向刚接，下分配梁和钢管柱固接处理。

3.3.2设计荷载

（1）混凝土荷载：根据上部结构施工图确定，容重26kN/m；

（2）模板及方木荷载：程序自动计算；

（3）施工活荷载：取5.0kN/m2；

（4）风荷载：基本风压取重现期n=10年对应的风压值0.4kN/m2。

4.混凝土条基施工

在处理好的地基垫层上测量放样条基边线，绑扎条基钢筋，然后支模浇筑混凝土，条基混凝土强度等级为C30，浇筑时严格控制条基顶高程，施工时在基础内预埋1.0m×1.0m×2cm钢板作为钢管立柱的连接钢板，对于承台部分，采用后植化学锚栓的方式安装。

5.支架搭设与拆除

5.1钢管立柱的安装

①本次立柱采用φ600×12mm钢管，最大安装高度24m，标准节长6m，其他节段长有4m、2m、1m三种规格，钢管单位重为174kg/m。

②设备选择：采用25t（型号徐工QY25KA）、50t汽车吊（型号徐工QY50KA）进行安装，查吊车性能表，25t汽车吊在工作幅度为15米时，最大吊装高度24.4米，吊装重量2.9t；50t汽车吊在工作幅度为24米时，最大吊装高度35.55米，吊装重量2.7t；根据吊车性能，在进行钢管立柱安装时，0~18m高度段安装采用25t吊车施工，18~24m高度段安装采用50t吊车进行安装。

③钢管立柱同预埋钢板采用螺栓进行连接，节段间连接采用法兰盘进行连接。

④立柱时按阶段长度分层安装。每层安装高度不超过6m，当节段小于6m的，可先在地面拼装成6m段，然后再进行吊装。

⑤逐层向上依次安装，每安装完成一层，立即采用16#槽钢将钢管进行横向连接，槽钢与钢管立柱连接处采用电焊连接，连接完成后方可继续向上安装。

5.2三拼工字钢横向分配梁安装

①钢平台横向连接采用三拼45b工字钢，工字钢单根长度分别选用9m、6m两种规格，单位重87.5kg/m。

②对于安装高度小于18m的工字钢，采用25t汽车吊进行安装施工，安装高度大于18m的，采用50t汽车吊进行安装施工。

③安装前，先在地面将3根工字钢拼接成一组，单组重量为2.36t，每根工字钢之间间隔采用连接钢板上下焊接。

④工字钢吊装就位后，采用钢板（或25号钢筋）将工字钢与之相连的钢管立柱顶部钢板进行焊接连接。

5.3贝雷梁的安装

①本次贝雷梁采用加强弦杆321型贝雷梁，梁高1.7m，标准节长度3m，其他节段长度有1.5m，单位重90kg/m。

②安装前，先在地面将两片贝雷梁采用专用支撑架连接成一组，支撑架宽45cm，设置间距为沿纵桥向每隔3米安装一处，然后采用连接销进行组装，组装长度根据设计图纸进行，最大组装长度为15m，最大重量约2.7t。

③采用汽车吊进行安装，安装高度小于20m的，采用25t汽车吊进行安装施工，安装高度大于20m的，采用50t汽车吊进行安装施工。吊装时当单组长度大于10m时，使用2台吊车进行吊装作业，其余组装长度使用1台吊车进行吊装作业。

④严格按设计图纸进行贝雷梁定位，按图纸要求确保贝雷竖肋位于钢管立柱支点处，如现场因施工偏差造成不能满足该要求时，应在钢管柱位置处的贝雷梁内上下炫杆间两侧各加焊一道16#槽钢对支点进行加强。

图13钢管柱顶贝雷梁加强示意图

6.支架预压

①逐跨对全部支架进行预压，预压荷载为上部支架、模板、混凝土荷载之和的1.1倍。

②预压采用预压石袋进行堆载预压，每个预压袋重约2.0t，采用25t汽车进行装载和卸载作业。

③加载步骤：加载为3级进行，依次施加预压荷载值的50%、80%、120%。

④加载顺序：每级荷载加载时，纵向加载时，从支座向跨中平衡加载，横向加载时，从结构中心线向两侧进行对称布载。

⑤观测：预压观测内容包括：前后两次观测的沉降差、弹性变形量及非弹性变形量。

表54-5跨支架预压期间贝雷梁沉降观测结果表单位mm

从上表可以看出，贝雷梁跨中支架弹性变形略小于计算值，非弹性变形各点基本一致，支架安全稳定可靠。

7.结语

本工程于2016年7月初开始进行支架施工，9月10日完成首段现浇箱梁施工，11月底完成全部桥梁主体结构施工，施工过程中支架沉降观测稳定。

通过本次现浇箱梁支架施工，钢平台盘扣钢管组合支架安全可靠度高，施工工期快，可有效解决支架施工中地形复杂，安装高度大等技术难点，在山区公路高墩桥梁施工中，具有较高的推广应用价值。