大管徑鋼管立柱組合支架施工工法(共23頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上大管徑鋼管立柱組合支架施工工法青島城建集團有限公司第七工程公司 徐學樂、程文政摘要：灣底疏港路高架工程施工四標段系青島城建集團有限公司承建的大型橋梁工程，針對施工現(xiàn)場實際情況，位于河道內的33#橋采用了大管徑鋼管立柱和貝雷梁組合支架施工方法。本工法對大管徑鋼管立柱和貝雷梁組合支架施工工藝、施工方法、質量控制、力學計算等做了詳細闡述，同時本工程33#橋采用本工法施工，取得了令人滿意的效果。關鍵詞：施工工藝；質量控制；鋼管立柱；貝雷梁；力學計算前言現(xiàn)澆預應力混凝土箱梁施工中，支架是否安全可靠是保證施工安全的前提。目前城市橋梁施工中采用較多的是碗扣滿堂支架施工方法，具有施工

2、簡便、速度快、整體穩(wěn)定性較好等特點。但隨著城市城鎮(zhèn)化進程的加快，現(xiàn)有道路及部分高架橋梁已不能滿足當前日益繁重的交通運輸需求，城市橋梁施工環(huán)境越來越復雜，跨河、沿海、跨路施工已成常態(tài)，單純的碗扣滿堂支架施工方法已無法滿足橋梁支架施工要求，而大管徑鋼管立柱和貝雷梁組合支架施工方法恰好能滿足復雜施工環(huán)境下橋梁支架的施工要求，且具有較好的效果。1、工法特點 本工法以灣底疏港路高架工程施工四標段為例介紹現(xiàn)澆混凝土箱梁大管徑鋼管立柱和貝雷梁組合支架施工方法。 該支架體系結構簡單，力學性能優(yōu)越，施工方便，實用性強，尤其在特殊地質條件和交通條件下具有廣泛的應用前景，且不受雨季、汛期等的影響，具有滿堂碗扣支架所

3、不具備的優(yōu)勢，在一定條件下具有推廣使用價值。2、適用范圍 本工法廣泛適用于現(xiàn)澆預應力砼箱梁支架施工，尤其適用于沿海或河道淤泥地質、受汛期水流影響較大的河道內、城市交通跨線施工等條件，具有較高的豎向承載能力、抵御變形能力以及整體穩(wěn)定性。灣底疏港路高架工程施工四標段33#橋箱梁支架施工使用本工法取得了良好的效果。3、工藝原理 大管徑鋼管立柱和貝雷梁組合支架主要采用直徑DN300mm以上鋼管作為支架豎向支撐，采用槽鋼作為斜向支撐，鋼管立柱頂端使用工字鋼或H型鋼作為橫向連系梁，其上架設貝雷梁，形成一個強度、剛度和穩(wěn)定性皆滿足箱梁砼施工過程中各種荷載的受力要求的支架體系。 該支架體系通過貝雷梁、橫向連系

4、梁（工字鋼或H型鋼）、鋼管立柱依次從上到下將箱梁荷載傳遞至地基上，最終都是以基巖作為最終持力層或以摩擦樁的樁身與周圍土體的摩擦力抵消豎向荷載。該體系與地基之間的結合方式有兩種：一種是鋼管立柱通過法蘭立于條形砼基礎上，條形基礎直接坐落于強風化巖層或現(xiàn)狀道路等穩(wěn)定地層上，以強風化基巖或現(xiàn)狀道路作為持力層。該種方法適用于河道或沿海以及跨路施工，條形基礎開挖深度不大、一般小于3m即可見巖，或不需開挖可直接施工的情況，施工簡單、快捷，且地基承載力好，支架穩(wěn)定性高。另一種是鋼管立柱直接以鋼管樁形式通過沉樁設備沉入巖層中，直接將荷載通過鋼管樁傳到基巖上。該種方法應加強沉樁的質量控制，同時注意沉入樁的埋置深度

5、，注意樁身的穩(wěn)定性計算。本工程使用的是第一種形式，即大管徑鋼管立柱和貝雷梁組合支架通過條形基礎傳遞荷載。4、 施工工藝流程及操作要點4.1 施工工藝流程大管徑鋼管立柱組合支架施工工序流程如圖4.1 條形基礎施工 鋼管立柱與條基連接安裝鋼管立柱立柱之間連接 立柱墩身連接 標高調節(jié)工字鋼橫向傳力分配梁安裝作立柱對橫梁限位 貝雷梁與橫梁連接貝雷梁主力桁架分組拼裝、吊裝 貝雷梁之間連接工字鋼分配梁的安裝及預拱度調整 模板、支架、鋼筋、混凝土等工程支架拆除4.2操作要點4.2.1支架結構 現(xiàn)澆混凝土箱梁一般采用木模板或整體鋼模板結構，下部支架采用鋼管立柱貝雷梁配合碗口滿堂式腳手架為主要承重結構。箱梁結構

6、縱斷面、橫斷面如圖4.2.11及圖4.2.12所示。4.2.2條形基礎施工 基礎采用C30鋼筋砼（配筋率按照10kg/m³），每條基礎長度根據(jù)橋投影面積外延施工面設置，也可利用墩柱擴大基礎為支架基礎，基礎預埋件采用100×100×12mm厚鋼板及高強螺栓，螺栓需與條基鋼筋焊接牢靠。4.2.3支架搭設（1） 鋼管立柱 鋼管立柱選用529mm鋼管，壁厚8mm，兩端采用直徑80×2cm鋼板焊接為法蘭盤，并設牛腿，分節(jié)在場地加工，采用汽車吊機安裝，節(jié)高根據(jù)墩柱凈空進行調節(jié)，鋼管立柱之間用12型槽鋼設置交叉連接，以增加穩(wěn)定性。預埋件接觸部分進行焊接，焊接過程中需嚴

7、格控制焊接質量，焊縫不得大于3mm且不得出現(xiàn)裂紋、焊瘤、氣孔、咬邊、夾渣、電弧擦傷等問題，鋼管立柱施工時需注意立柱垂直度。 （2） 傳力分配梁 采用2根14m的I14aH型鋼，中間采用焊接聯(lián)接，焊接長度不小于20cm，對應鋼管支墩處要加強焊接，焊接長度不小于60cm，在場地加工，吊機安裝。H型鋼中心與鋼管立柱中心必須重合。（3）貝雷梁桁架施工 貝雷梁桁架采用單層14排貝雷梁，每排單層為一組在場地拼裝，吊機依次橫向自左往右（自右往左）吊裝，先吊裝三組安放在支架中間，而后再依次按規(guī)定從左往右（從右往左）位置安裝就位。施工時先拼裝單層貝雷片，排好間距后再安裝支撐架，將兩排貝雷片連接成整體，單排貝雷片

8、拼裝時先鋪設好下弦桿，再將貝雷片采用吊機就位后插上插銷，鎖下弦桿與貝雷片間的連接螺栓。貝雷梁及其連接件的連接螺栓要擰緊，防止因螺栓松動降低結構物的使用強度。貝雷梁與H型鋼傳力分配梁用U型卡連接，貝雷梁之間除標準連接件外，用槽鋼橫向聯(lián)接，貝雷端部與墩身的縫隙必須用方木全部卡死。（4） 分配梁 H型鋼分配一般為6m，在場地加工進行接長，采用吊機安裝，從中間往兩邊排放，人工就位。（5） 支架預壓支架搭設完成、底模安裝后，對支架及鋼管立柱進行預壓。預壓的目的是檢測支架自身的強度、剛度和穩(wěn)定性，消除支架搭設的非彈性形變，檢測支架承載預壓后卸落的沉降量，測算施工荷載時的彈性變形，計算預拱度。（6） 預拱度

9、計算 現(xiàn)澆混凝土箱梁預拱度主要由兩方面組成： 施工預拱度=支架變形值+設計預拱度 支架變形值通過預壓來確定：設計預拱度=精活載撓度+理論計算跨中反拱值-扣除自重影響后預應力產生的上拱度-計算殘余徐變拱度值 在箱梁混凝土實際施工時，需繼續(xù)對支架進行變形觀測，觀測持續(xù)到橋梁變形基本穩(wěn)定，得出更精確的變形值，在后續(xù)施工中作為指導施工。 4.2.4貝雷架穩(wěn)定計算（以灣底疏港路高架工程施工四標段33#橋為例）： 箱梁總砼方量為2577m³，即6184.8t；普通鋼筋為：395.696t；預應力鋼筋為：115.596t。故自重荷載為6696.092×9.8=65621.702KN。33

10、#橋箱梁跨河道部分鋼柱橫向間距為3.5m,縱向分別在橫梁處、跨中處設置兩排鋼柱，跨度分別為4.9m,10.1m,12.6m。最大跨度為12.6m，因此以12.6m跨度為例進行驗算。支架寬度為28m,該段砼方量為250m3，面積為12.6×28=353m2。1、荷載計算（1）新澆筑砼自重 a 、砼密度 ： 26KN/m3(包括砼、鋼筋和鋼絞線等)?！緟⒄章窐蚴┕び嬎闶謨訮172】b、箱梁砼：V=250m3，G=250×26=6500KN。c、箱梁支架面積：A=12.6*28=353 m2砼自重產生荷載：Q1=G/A =6500/353=18.5KN/m2支架自重荷載 Q2=（

11、16.48kg+13.34kg+3.63kg×2×5+8.31kg×2）/0.81m2=102.148kg/m2，即1.02KN/m2?？紤]到縱橫向剪刀撐、水平剪刀撐及防護欄桿等，支架容重荷載乘以1.2的系數(shù)，即Q2=1.02KN/m2×1.2=1.224KN/m2?！矩惱琢荷蠞M堂支架總高度為5.5m-6m，立桿高度按3m+2.4m組合考慮，根據(jù)JTJ166-2008建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范，每個0.9*0.9單元格包含1根LG-300（16.48kg/根）、1根LG-240（13.34kg/根）、2根0.9m橫桿共5層（3.63kg/根）、

12、2個KTC-60（8.31kg/個）?！磕０遄灾兀ê衲z板、方木）荷載縱向方木10*150.9m，橫向方木10*100.25m，竹膠板厚1.2cm，則每平米模板（含竹膠板、方木）容重： Q3=（0.1m*0.15m*2*0.9m）/0.81m2+（0.1m*0.1m*4*1m）×8KN/m3+0.112KN/m2=0.587KN/m2+0.112KN/m2=0.7KN/m2【方木容重根據(jù)路橋施工計算手冊取值按較高值8KN/m3計，竹膠板荷載取0.112KN/m2。】（4）施工荷載：Q4=1KN/m2（5）振搗時產生的荷載：Q5=2KN/m2（6）傾倒砼時產生的沖擊荷載：Q6=2.0K

13、N/m2（7）風荷載：k=0.7sz0計算時荷載分項系數(shù)按永久荷載1.2、可變荷載1.4進行選用。2、鋼結構自重荷載（1）貝雷梁重量貝雷架梁長12.6m，高1.5m，貝雷架理論重量：288 Kg/片/3m=96kg/m。貝雷架順橋向搭設，橫橋向間距為0.9m，共設32排。G1貝雷=32排*12.6m/排*96Kg/m=38707.2kg =39t（2）立柱上H型鋼重量H型鋼采用單排，理論重量：151kg/mG2=28×151×2=8456kg=8.456t529mm鋼管重量 529mm鋼管壁厚8mm，高9m,間距3.5m,每跨數(shù)量共16根，理論重量：102.08Kg/m。G

14、3鋼柱=9m×102.08Kg/m×16根=14699.52kg=14.7t 鋼結構總重：G=G1+G2+G3=39+8.456+14.7=62.2t，即622KN。由此，可求得每平方米鋼結構自重荷載：Q7=622/（12.6×28）=1.76KN/m2箱梁荷載控制值qK（Q1+Q2+Q3+Q7）×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4（18.5+1.224+0.7+1.76）×1.2（1+2+2）×1.4 33.6KN/m23、鋼結構梁、柱強度計算（1）貝雷梁內力計算（按簡支梁模型）單片貝雷梁的技術指標和力學性能彈性模量E=

15、2.1×105MPa；截面慣性矩Ix=2.50497×109mm4；截面抵抗矩（截面模量）W=3.5785×106mm3；容許彎矩M=788.2KN.m（單排單層）；容許剪力Q=245.2KN（單排單層）；容許彎曲應力w=210MPa；容許剪應力=120MPa。【貝雷片為16Mn鋼，上述參數(shù)見公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范（JTJ025-86）及裝配式公路鋼橋多用途使用手冊】1組（雙排單層）貝雷梁總荷載q=Q1+Q2+Q3+G1×10/（12.6×28）×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4×0.9=18.5+1.

16、224+0.7+39×10/（12.6×28）×1.2（1+2+2）×1.4×0.9=32.8KN/m2×0.9m=29.52KN/m貝雷梁最大彎矩計算Mmax=qL2/8=29.52×12.62/8=585.8KN.m2M=2×788.2KN.m=1576.4KN.m，故最大彎矩滿足要求。貝雷梁最大撓度計算fmax=5qL4/384E（2IX）=5×29.52×103×12.64/384×2.1×105×106×（2×2.50497&

17、#215;109×10-12）=9.21×10-3m=9.2mmL/400=12600/400=31.5mm，故最大撓度滿足要求。（2）H型鋼次梁內力計算（按等跨連續(xù)梁建模）H型鋼的技術指標和力學性能H*B=588mm*300mm；截面面積A=192.5cm2；彈性模量E=2.1×105MPa；截面慣性矩IX=cm4；截面模量WX=4020cm3；容許彎曲應力w=145MPa；容許剪應力=85MPa?！綡型鋼為A3鋼，上述參數(shù)見公路橋涵鋼結構及木結構設計規(guī)范（JTJ025-86）】H型鋼線性荷載q=Q1+Q2+Q3+（G1+G2）×10/（12.6

18、15;28）×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4×（12.6×28）÷（2×28）=（18.5+1.224+0.7+1.35）×1.2（1+2+2）×1.4×（12.6×28）÷（2×28）=208.7KN/m按照實際施工中H型鋼及鋼管柱的安裝，利用MIDAS/CIVIL建模如下圖：邁達斯建模立面圖邁達斯建模立體圖由MIDAS建模后計算出彎矩內力圖如下：邁達斯彎矩分析圖H型鋼最大彎矩計算 彎矩在MIDAS中已分析出，彎矩絕對值最大處在位于鋼管樁處，彎矩大小由上圖可知：Mma

19、x=218.8KN.mH型鋼應力計算A、最大抗彎應力：w= Mmax/WX=218.8×103/4020×10-6=54.38MPa1.3×w =1.3×145MPa=188MPa，故滿足要求。B、最大剪應力:由邁達斯計算軟件運行后得到剪力受力圖如下：邁達斯剪力分析圖由上圖可知剪力最大值為Qmax=405.5KN。故最大剪應力max=Qmax/A=405.5KN/1.925×10-2m2=21.1MPa1.3×=1.3×85MPa=110.5MPa，故滿足要求。H型鋼最大撓度計算H型工字鋼梁與鋼管樁為焊接連接，對于每一橫跨的

20、計算可把H型鋼看成是兩邊剛接的荷載均布的簡支梁，其最大撓度fmax=qL4/384EIX=208.7×3504/（384×2.1×105×）=0.327cmL/400=350/400=0.875cm，故滿足要求。（3）鋼管立柱計算鋼管立柱的技術指標和力學性能直徑D=529mm，壁厚8mm，A=13094mm2；容許軸向應力=140MPa；容許彎曲應力w=145MPa。壓應力驗算鋼管立柱受力計算按照軸心受壓構件進行計算，由MIDAS/CIVIL軟件計算分析鋼管柱，反力圖如下：邁達斯反力計算圖 由圖可知，最大反力為Qmax=765.2KN,所以求得實際鋼柱的

21、截面軸向應力為=Qmax/A=765.2KN/13094mm2=58.41MPa1.3×=1.3×140MPa=182MPa，故滿足要求。彎曲應力的計算：w=Mmax/W=Mmax/（I/y）由MIDAS/CIVIL可知鋼管柱截面特性如下圖：邁達斯鋼管柱截面特性表由上圖可知慣性矩Iz=5.49×10-4m4鋼管柱彎矩圖如下：邁達斯鋼管柱彎矩圖由圖可知最大彎矩位于鋼管樁與H型鋼連接處,即Mmax=53.5KN.m彎曲應力=Mmax/(I/y)=53.5×103/(5.49×10-4÷0.2645) =25.78MPa1.3×=

22、1.3×145MPa=188.5MPa，故滿足要求。5、 人員、材料、機械配備（1）施工人員配備序號工種數(shù)量職責1管理人員15組織協(xié)調施工2電焊工6鋼管立柱加固、焊接3氣焊工4鋼材切割4安裝工20鋼管立柱及貝雷梁安裝5信號工2指揮吊裝6專職安全員1現(xiàn)場安全文明施工7電工1現(xiàn)場臨時用電2、材料配備材料名稱數(shù)量DN529鋼管樁149tH型鋼141t12型槽鋼40t貝雷架（國產321，3×1.5m）492t15cm*30cm*1cm鋼板2.3t3、機械設備配備名稱型號數(shù)量汽車吊25T2汽車吊50T1挖掘機PC3002鏟車ZL501電焊機臺4氣焊套2全站儀拓普康1臺水準儀SZ103

23、2自動安平1臺塔尺1把鋼尺50m、30m2把6、質量控制6.1鋼管、貝雷片、工字鋼、槽鋼等主材必須要有出廠合格證，對租賃的材料進行復試，出具相關報告；6.2條基表面平整，確保鋼管立柱與條基接觸面嚴密，鋼管立柱與可調頂托等的連接件處焊接要牢固，焊縫要飽滿；6.3地面組裝好的貝雷梁采用汽車吊裝，支架搭設必須嚴格控制貝雷梁頂面標高，確保模板安裝精度；6.4嚴格按照施工方案進行支架搭設，過程中分階段進行驗收，主控項目檢查標準見表6.1表6.1主控項目檢查表序號檢查項目規(guī)定值或允許值檢查方法和頻率1焊縫不小于被焊接構件最小截面積的1.5倍目測、100%檢查2螺栓連接設計數(shù)量目測、100%檢查3鋼管立柱高

24、度（cm）±3測量、100%檢查4貝雷梁間距（cm）±5尺量、100%檢查5貝雷梁位置（cm）±5尺量、100%檢查6鋼管立柱間距（cm）±10尺量、100%檢查7鋼管立柱垂直度（%）0.5尺量、100%檢查8鋼管立柱與墩身連接節(jié)點數(shù)量不少于設計數(shù)量目測、100%檢查9鋼管立柱之間的連接點數(shù)量不少于設計數(shù)量目測、100%檢查10鋼管立柱對工字鋼橫梁的限位不少于設計數(shù)量目測、100%檢查11工字鋼橫梁與貝雷梁的連接不少于設計數(shù)量目測、100%檢查12貝雷梁之間的槽鋼的連接不少于設計數(shù)量目測、100%檢查13分配梁與貝雷梁之間的連接不少于設計數(shù)量目測、100

25、%檢查7、安全措施（1） 吊裝前應檢查機械、夾索吊環(huán)等是否符合要求并應進行試吊。吊裝時必須有統(tǒng)一的指揮、統(tǒng)一的信號。吊裝區(qū)域應設置警戒線，危險點須設專人監(jiān)護；（2） 起重吊裝的鋼絲繩，不準觸及有電線路和電焊搭鐵線或與堅硬物件摩擦；（3） 起重機吊起滿載荷重物時，應先吊起離地面2050cm，檢查起重機的穩(wěn)定性，制動器的可靠性和綁扎的牢固性等，確認可靠后，才能繼續(xù)起吊；（4） 從事高空作業(yè)的人員，開工前和施工中定期進行體檢，凡患有恐高癥等不適應高空作業(yè)的人員，嚴禁從事墩上工作；（5） 高空作業(yè)人員必須佩帶安全帽、系安全帶、穿防滑靴，施工人員所持工具必須用繩掛在工具欄內，防止墜落傷人；（6） 懸空高

26、處作業(yè)必須設有可靠的安全防護措施；（7） 高處作業(yè)與地面聯(lián)系應有專人負責，或配有通訊設備。運送人員和物件的各種升降電梯、吊籠，應有可靠的安全裝置。嚴禁乘坐運送物件的吊欄。8、環(huán)保措施 支架施工時，對周圍道路、河流、房屋、公園等的保護、棄土處理、機械噪聲控制等應按照國家環(huán)保部門規(guī)定要求執(zhí)行，具體措施為：8.1條基開挖、安裝鋼管立柱、吊裝貝雷等作業(yè)應保證有一定的安全距離，跨路施工搭設防護棚架，不破壞或污染既有道路、河流、房屋、植被等；8.2條基開挖后的土方應進行平整，不得堆放至施工道路上，防止車輛將泥巴帶出工地，或產生揚塵，施工完畢后及時回填，防止積水；8.3采取有效措施控制或降低噪聲的產生，通過

27、限定作業(yè)時間的方法減少吊機、挖掘機、車輛、切割機等施工機械產生的噪音影響。9、支架施工技術性能比較支架性能比較支架形式碗口式滿堂支架鋼管立柱組合支架受力結構受力狀況簡單、受力分析較簡單傳力途徑清晰，但受力分析較復雜安全性能高度太高，影響整體穩(wěn)定性，地質情況復雜時，地基處理工作量大，不均勻沉降會降低整體安全性。施工人員較多，勞動強度大，易發(fā)生安全事故，構件單一，抗沖擊性較差構件較大數(shù)量少，較容易保證施工安全、機械使用多，易發(fā)生機械安全事故。結構剛柔結合，抗沖擊性較強。地形情況地形陡峭時，地面平整難度較大，巖土結合部處理難度過大。地形影響較小施工難易基礎處理難度大，支架搭設、拆除較容易施工情況較復

28、雜，構件吊裝有些難度，拆除不易經濟性能基礎處理費用高，材料投入量較大，但是較單一，人員數(shù)量要求多，機械設備投入相對較少，施工速度較慢，支架總成本較高，經濟型較低基礎處理費用較低，材料投入較少，但是形勢較多，人員要求少，人員素質要求高，投入機械設備較大，施工速度較快，支架總成本較低，經濟型較高。10、效益分析1 經濟效益分析（1） 與滿堂支架法相比，本工法省去地基處理費用，響度墩身高低、跨路或跨河有無等情況成本該表不大，而滿堂支架法則按高度成比列增加成本。當高度大于10m后，墩身越高相對成本就越低。墩身高于20m時，能節(jié)約30%40%成本。（2） 與移動模架法相比，本工法設備投入小，可以多點不連

29、續(xù)同時施工，可以減少移動模架法間斷施工拆裝費。2、 社會效益分析（1） 本工法具有對場地要求低、適應性強等特點，為解決現(xiàn)澆混凝土箱梁施工方法上的難點、工期上節(jié)點提供了很好的途徑；（2） 采用本工法易于進行標準化施工和標準化管理，提高施工管理水平；3、造價 根據(jù)本工法中貝雷架各種材料的用量及當前市場價格，以90天工期計，可計算出每日貝雷架的租賃價格為：鋼管樁0.9元/m/天； 工字鋼0.9元/m/天貝雷片2.0元/片/天； 槽鋼224元/根/6m鋼板4399元/張（15塊）； 支撐架0.3元/張/天；租賃費用：鋼管樁：18×8×9×0.9=1166.4元/天工字鋼：28×