钢管支架在预应力盖梁施工中的应用

公　路　与　汽　运　１７６　Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　总第１６８期　钢管支架在预应力盖梁施工中的应用　满前　（广州市公路工程公司，广东广州　５１００７５）　摘要：随着公路桥梁建设事业的迅速发展，人们对桥梁美观性的要求越来越高，盖梁也从以前　的普通钢筋砼盖梁向更为美观的预应力砼盖梁发展，施工难度更大，施工技术要求更高，以往盖梁　施工常采用的抱箍法、普通满堂支架等施工方法已经过时。文中结合工程实践，对预应力砼盖梁　采用钢管支架施工方法的经济性、安全性进行分析。　关键词：桥梁；钢管支架；预应力；盖梁　中图分类号：Ｕ４４５．３５　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７１—２６６８（２０１５）０３—０１７６—０３　１　工程概况　平兴（平远一兴宁）高速公路３标南台山跨线桥　全长２３１．０６６　ｍ，桥跨组合为２０　ｍ预应力砼小箱梁　＋（２５　ｍ＋３５　ｍ＋２５　ｍ）预应力砼连续箱梁＋５×２０　ｍ预应力砼小箱梁，下部结构采用柱式墩、花瓶墩、　标高两者高差减去贝雷片桁架高度、工字钢横梁高　度及贝雷片上分配梁高度，计算需要的钢管高度。　根据盖梁底标高及承台面标高确定钢管长度组合。　钢管立柱位置见图２。　～　板墩及柱式台、肋板台，桩基均为钻孔灌注桩基础。　南台山跨线桥１　、４　、５　墩为板式墩，２　、３　墩为花瓶墩，６　～９　墩为柱式墩。板墩盖梁设计为　预应力砼盖梁，盖梁长１４．９５　ｍ，宽１．８　ｍ，高２．１　ｍ，盖梁分布８束单端张拉预应力筋。盖梁形式如　图１所示。　图２钢管立柱位置　支架搭设的具体安装要求如下：　（１）支架安装需严格按支架方案搭设，ｑＩ５３０钢　管底部法兰应水平放置在承台面，不水平时通过垫　钢板调平。　（２）　５３０钢管安装完成后，将４根钢管立柱用　１４　槽钢连接形成整体，连接完成后方可进行双排　工字钢２５ｂ、贝雷片的安装。　（３）双排单层贝雷片桁架在平地上拼接好，两　图１盖梁形式（单位：ａｍ）ｒ　排贝雷片（单排长１８　ｍ）连成整体桁架，再将墩身两　侧的整体贝雷片桁架依次吊至墩身两侧，贝雷片桁　架与２５ｂ工字钢用螺栓固定。两侧贝雷片桁架紧靠　墩身，用槽钢焊接固定于墩身上。　（４）贝雷片桁架固定后，在贝雷片桁架上铺设　１２　工字钢，工字钢用螺栓固定在贝雷片桁架上。　２．２模板安装　２预应力盖梁施工　２．１钢管支架施工方案　钢管立柱为４根壁厚８　ｍｍ、　５３０钢管，钢管上　水平放置２根Ｉ２５ｂ工字钢；在工字钢上、墩柱两侧　设置单层双排贝雷片架，贝雷片架长１８　ｍ；在贝雷　片桁架上水平等间距７５　ｃｍ放置Ｉ１２号工字钢，工　字钢与贝雷片桁架用螺栓固定，再将盖梁底模安装　在工字钢上。　钢模板进场后必须进行验收。检查每片模板各　部位尺寸是否符合设计，然后进行打磨除锈，并检查　面板间焊缝有无开裂、破损，面板间拼缝是否平顺、　５３０钢管安装前，根据设计盖梁底标高与承台　无透光缝、无错台，面板是否平整、光滑等。接着进　２０１５年第３期　满前：钢管支架在预应力盖梁施工中的应用　１７７　行模板组拼，检查模板拼缝质量、连接螺栓的安装难　易情况和模板内各部位尺寸等，对模板检查中所发　现的问题及时联系模板生产厂家来现场解决。模板　组拼完成并检验合格后将所有钢模分套按顺序标　号。模板验收合格后才能进行后续工序的施工。　成之后才能进行下一层的布料，严禁边振捣、边布料　或一层尚未振捣完就开始后面的布料。　３支架受力计算　３．１施工荷载及组合计算　盖梁长度为１４．９５　ｒｒｌ，考虑张拉平台，采用６片　贝雷架，长为１８　ＩＴＩ，实际受力长度为１５　ｉｎ，故计算　过程中采用１５　１ＴＩ长度作为计算模型。　定型钢模板首次使用前必须全面打磨除锈。表　面的浮锈使用千叶片打磨，深层的锈斑使用角磨石　打磨。除锈过程中不宜用清水冲洗模板面，宜用碱　性水冲洗，并用棉布蘸汽油反复擦拭。对面板间的　横缝反复打磨、除锈，焊缝破损处要进行补焊，将焊　缝补满，然后进行打磨，磨平焊缝。模板打磨、除锈　完成后，表面应无锈斑和锈色，然后在模板上刷一层　机油以防止模板再次生锈。　２．３钢筋绑扎安装　盖梁钢筋半成品在钢筋加工场完成制作，盖梁　骨架钢筋笼在相应的空地上进行绑扎。绑扎过程　中，骨架定位要准确，包括骨架间距、端头平齐、顶面　平齐和骨架无变形，检查合格后才能开始绑扎其他　钢筋。为便于箍筋的准确和快速定位，在绑扎箍筋　前，在骨架顶层及底层钢筋上面用石笔画出每道箍　筋的位置。绑扎后的所有扎丝头一律向钢筋笼内　倒。水平筋暂时不绑扎，在钢筋笼吊装完成后再绑　扎。为防止盖梁钢筋笼吊装时立柱外伸钢筋与盖梁　钢筋位置相冲突，在盖梁钢筋笼绑扎时，箍筋与底层　骨架钢筋不绑扎或少绑扎，待钢筋笼安装完成后再　绑牢。钢筋笼绑扎完成验收合格后进行整体吊装。　２．４砼浇筑　砼到达现场后由试验人员检测其坍落度和其他　性能，不合格的砼要及时退回搅拌站，由试验室重新　调配，不得勉强使用。砼浇筑前，必须用清水打湿柱　顶的砼（即砼接合面）或者在柱顶铺３～５　ｃｍ厚同标　号水泥砂浆。将砼放入容量为１．５　ｍ。的料斗内，用　２５　ｔ起重机吊料斗至支架上的集料斗上空，砼进入　模内，其自由落度不超过２　１ＴＩ。布料要分层进行，层　厚不大于３０　ｃｍ。振捣工人模内持ＺＮ５０型插入式　振捣棒进行砼振捣，操作时必须严格做到快插慢拔，　严禁慢插快拔。振捣时间及插捣间距必须控制好，　防止漏振、欠振和过振。振捣时间以砼面不下沉、表　面无气泡逸出、表面平坦且泛浆（但隐见粗骨料）为　准。ＺＮ５０型振捣棒作用半径为３０～４０　ｃｍ，作用范　围从上至下呈倒锥形分布。因此，振捣棒插捣间距为　５０￣６０　ＣＩＴＩ，每层插入下层砼１０　ｃｍ。振捣过程中，要　注意避免振捣棒棒头碰触模板、钢筋。每层砼振捣完　支架及模板自重：贝雷片为６×４×３００＝７　２００　ｋｇ；１２　工字钢为（１８／０．５＋１）×３×１４．２１—　１　５７７．３１　ｋｇ；盖梁模板按１０　ｔ计算，为１０　０００　ｋｇ；以　上合计，为（７　２００＋１　５７７．３１＋１０　０００）×９．８／１　０００　—１８４．０２　ｋＮ。砼自重为４１×２６—１　０６６　ｋＮ，施工　人员及材料机具重为２．５×３×１８＝１３５　ｋＮ，倾倒砼　产生的冲击荷载为４×１．８×１５—１０８　ｋＮ，砼灌注振　捣荷载为２×１．８×１５＝：＝５４　ｋＮ，荷载总重量Ｐ一　１８４．０２＋１　０６６＋１３５十５４—１　４３９．０２　ｋＮ。　３．２工字钢１２　受力计算　工字钢的荷载（荷载总重量扣除贝雷架重量）按　均布荷载考虑，为（１　４３９．０２—７２）／（３７×１．５）＝＝＝　２４．６３　ｋＮ／ｍ，将１２　工字钢简化为简支梁计算，其　受力简图见图３。　ｑ＝２４．６３　ｋＮ／ｍ　ｆ　】５０　７　＾　Ｂ　图３工字钢受力简图（单位：ｃｍ）　查《路桥施工计算手册》，得１２　工字钢截面　特性：惯性矩Ｉ一４８８×１０　ｍｍ　，抵抗矩Ｗ一７７．４×　１０。ｍｍ。，半截面面积矩Ｓ一４４．４×１０。ｍｍ。，弹性模　量Ｅ一２．１×１０　ＭＰａ，弯曲强度［　］一１４５　ＭＰａ，剪　应力［ｒ］一８５　ＭＰａ。查简支梁内力计算表，有：　Ｍ　：０．１２５×口Ｚ。＝０．１２５×２４．６３×１．５。一　６．９３　ｋＮ・Ｆｎ　Ｑ　一０．５ｑｌ一０．５×２４．６３×１．５—１８．４７　ｋＮ　一Ｍ　／ｗ＝６．９３×１０　／（７７．４×１０。）一　８１．４０　ＭＰａ＜Ｅ￣］＝１４５　ＭＰａ　ｒ＝Ｑ　×Ｓ／（Ｉｂ）一１８．４７×１Ｏ。×４４．４×１Ｏ。／　（４８８×１０‘×７４）＝＝＝２．３　ＭＰａ＜Ｉ　ｒ　ｌ一　８５　ＭＰａ　挠度验算：　‘　厂＝０．０１３×ｑｌ　／（ＥＪ）＝０．０１３×２４．６３×１．５　／　（２．１×１０　×４８８×１０—　）＝：＝１．５８　ｍｍ＜　１７８　１　５ｏｏ／４００—３．７５　ｍｍ　公　路　与　汽　运　２０１５年５月　Ｗ　＝ｑａｌ。／（２４ＥＩ）・（６×ａ　／ｚ　＋３×　ａ。／ｔ。一１）一６．７３　ｍｍ＜４　５０Ｏ／４００—　１１．２５　ｍｍ　根据以上验算结果，工字钢１２　的受力满足要求。　３．３　贝雷片桁架受力计算　３．３．１强度计算　挠度满足要求。　３．４钢管最大允许受力　贝雷片桁架的荷载按均布荷载考虑：１　４３９．ｏｚ／　（１５×２）一４７．９７　ｋＮ／ｍ。将墩柱两侧每组贝雷片桁　架简化为钢梁计算，其受力简图见图４。　按钢管最大高度１６　ｍ计算，荷载Ｐ＝＝＝１　４３９．ｏ２／　４－＝３５９．７８　ｋＮ。　５３０钢管截面特性，查《路桥施工　计算手册》，计算得：　Ｒ＾　‰　图４贝雷片桁架受力简图（单位：ｃｍ）　由受力简图，查《路桥施工计算手册》，可知Ｒ　一ＲＢ一１／２×ｑ×１５—３５９．７８　ｋＮ。　剪力计算：　Ａ左一一ｑ×４．５一一２１５．８７　ｋＮ　Ａ右一一ｑ×４．５＋ＲＡ一１４３．９２　ｋＮ　ＶＢ左一一ｑ×１０．５＋Ｒａ一一１４３．９２　ｋＮ　ＶＢ右一４７．９７×４．５—２１５．８７　ｋＮ　弯矩计算：　ＭＡ—ＭＢ一一０．５×４７．９７×４．５×４．５一　一４８５．７０　ｋＮ・ｒｒｌ　Ｍ　一０．５×４７．９７×６×７．５［（１—４．５／７．５）×　（１＋２×４．５／６）一（７．５／６）］一　一２６９．８３　ｋＮ・ｍ　查表可知双排单层贝雷片桁架容许内力为：容许　弯矩１　５７６．４　ｋＮ・ｍ，容许剪力４９０．５　ｋＮ。根据上述　计算结果（见图５、图６），贝雷片桁架强度满足要求。　４８５．７　４８５　７　图５　贝雷片桁架所受弯矩（单位：ｋＮ・ｍ）　２１５．８７　图６贝雷片桁架所受剪力（单位：ｋＮ）　３．３．２　挠度计算　由图１可知，在悬臂端贝雷片桁架的挠度最大。　查表可知双排单片贝雷片惯性矩Ｉ一５　００９　９４４　ｃｍ　，Ｅ一２．１×１０　ＭＰａ。则挠度为：　Ａ一０．７８５　４×（５３０＋５１４）×（５３０—５１４）一　１３　１１９．３　ｍｍ　Ｉ一３．１４／６４×（５３０　一５１４　）一４．４６×１０。ｍｍ　最小回转半径：　ｉ＝＝：，／５３０　＋５１４　／４—７３８．３　ｍｍ　构件长细比：　＝＝＝Ｚ／ｉ＝：＝１６　ｏｏｏ／７３８．３—２１．７＜ｒ　］一１５Ｏ　强度验算：　一Ｎ／Ａ一３５９．７８×１０。／（１３　１１９．３×１０　）一　２７．４　ＭＰａ＜［－ａ－Ｉ：１４０　ＭＰａ　稳定性检算：查《路桥施工计算手册》附录三附　表３—２６截面轴心受压构件的稳定系数，可得　一　０．９，则　Ｐ／（ｃＡ）一３５９．７８Ｘ　１　ｏｏｏ／（０．９Ｘ　１３　１１９．３ｘ　１０　）＝＝＝３０．４　ＭＰａ＜ｒ口］一２１５　ＭＰａ　根据以上计算结果，钢管的受力满足要求。　４　结语　近几年来，随着高速公路桥梁事业的快速发展，　盖梁的设计形式逐步向更加美观的预应力盖梁发　展。采用钢管支架施工这种类型盖梁，因其可直接　设置在承台上，不仅省去了地基处理的麻烦，而且更　加安全可靠，节约成本，并且钢管支架周转使用率较　高。因此，钢管支架法在以后的公路桥梁施工中将　有很大的应用前景。　参考文献：　［１］ＪＴＧ／Ｔ　Ｆ５Ｏ一２０１１，公路桥涵施工技术规范Ｉｓ］．　［２］杜业昆，邱式中．桥梁施工专项技术手册ＩＳ］．北京：人　民交通出版社，２００５．　［３］周永兴，何兆益，邹毅松，等．路桥施工计算手册［Ｍ］．　北京：人民交通出版社，２００１．　［４］　黄绍金，刘陌生．装配式公路钢桥多用途使用手册　［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４．　收稿日期：２０１５－－０４－－０９