鋼管及貝雷片現(xiàn)澆支架在某橋的應用

鋼管及貝雷片現(xiàn)澆支架在某橋的應用一、工程概況本工程為XX河橋擴建工程，即在原XX河橋兩側各拓寬10.5米橋幅，橋梁縱向中軸線與橫軸線斜交右夾角為114°10′11.2″。拓寬部分上部構造為現(xiàn)澆板梁，分南北兩幅，南幅為一聯(lián)四跨，跨徑為5m+24m+24m+5m；北幅為一聯(lián)四跨，跨徑為4×24m。板梁為單箱六室斷面，標準斷面尺寸見圖1.1。標準斷面的面積為6.8m2。橋墩高度為6～8米?；A為樁柱式柔性墩。河道地質從上至下依次為：①灰色、灰褐色黑色淤泥，稍濕，松散狀態(tài)，成分主要為粘性土混砂土，生活垃圾土等，厚度為1.5~3.1m。②圓礫：灰褐色、灰黃色，飽和，稍密至中密狀態(tài)，主要成分由石英，石英砂巖等，粒徑一般為0.5~2.0cm，呈次圓狀，含量約50%，局部夾少量卵石，間隙砂土充填，厚度4.0~6.0m。③強風化泥質粉砂巖:紅褐色，風化強烈,厚度5.0~7.5m。④弱風化泥質粉砂巖：紫紅色，棕紅色，粉砂質結構，泥質膠結為主。圖1.1板梁標準斷面圖XX河河道中的橋梁支架體系上游設置漂浮物攔截設施，并有專人負責清除與管理。二、鋼管支架的設計與施工2.1鋼管支架的設計鋼管排架的基本結構形式見《鋼管支架施工示意圖（一）》。2.1.1鋼管立柱的布置1）、為保證每排排架承載能力，必須保證每根鋼管立柱的承載能力，采取如下措施：=1\*GB3①采用直徑630mm，壁厚8mm的鋼管。=2\*GB3②鋼管立柱布置按8米跨度，間距為4.5m。在墩柱處利用已澆立柱作為支撐，采用鋼抱箍連接。=3\*GB3③鋼管立柱頂設置雙工字鋼橫梁，其組合形式為垂直疊放；鋼抱箍上對稱放置二道工字鋼橫梁。=4\*GB3④鋼管立柱地基設置為鋼筋混凝土獨立基礎。2）、為保證鋼管立柱的整體穩(wěn)定性和抗傾覆能力，采取如下措施：=1\*GB3①鋼管立柱頂用80cm×80cmδ16mm的鋼板作蓋板，蓋板與鋼管相接位置用四塊三角肋板加強。=2\*GB3②采取鋼管頂部開槽，將雙工字鋼嵌入其中，同時用10#槽鋼作為水平撐的措施以增加雙工字鋼的穩(wěn)定性。鋼管頂部與工字鋼焊接牢固。=3\*GB3③在橫橋向沿鋼管高度方向3.5m位置用［16槽鋼焊接一道橫向水平連接撐，鋼管之間用［16槽鋼焊接剪刀撐，使之構成一個排架。=4\*GB3④在順橋向沿鋼管高度方向3.5m位置用［22槽鋼焊接剪刀撐，使一聯(lián)排架形成一個受力整體，增強抗傾覆能力。安全措施：支架頂端作業(yè)面順橋向兩側均設置1.5m高護欄及安全網，工人架設鋼管時必須配戴安全帽，穿膠鞋并系好安全帶。防傾覆措施：為防止支架傾覆，在每個橋墩處均采用鋼管及槽鋼圍住新老橋墩，將橋墩與支架及老橋連成一體。2.1.2鋼管排架的設計驗算按如下不利條件假定荷載：取排架2作為驗算對象，該排架承受長度為8m的板梁鋼筋砼重量，為簡化計算，對該排架按兩等跨連續(xù)梁模型計算受力情況。排架2承受的荷載由9道貝雷片均勻分布在工字鋼上，將其轉換成均布荷載。荷載布置如圖2.2。圖2.2荷載布置（1）、驗算排架2的工字鋼梁根據(jù)《路橋施工計算手冊》得出各項負載和有關材料特征值如下：a、混凝土自重：b、施工負載：c、模板自重：d、傾倒和振搗混凝土：e、貝雷片自重：f、45號工字鋼自重（ 兩根疊放）工字鋼各項特征值：該二值按兩根45號工字鋼垂直疊加放置計算求得。查表得：；按二等跨連續(xù)梁計算：查表得最大彎矩系數(shù)0.125,跨中最大剪力系數(shù)0.6251、強度驗算：強度滿足要求！2、剛度驗算：剛度滿足要求！3、穩(wěn)定性驗算：查表得：故工字鋼梁整體穩(wěn)定性能夠保證。（二）、驗算鋼管支架立桿：由各支點的彎矩和外力，根據(jù)力矩平衡可得支點剪力，選用最大剪力處進行驗算，支點B處的剪力為：NB=QB=Q=1646.0kN。鋼管的各項特征值如下：1、驗算強度：軸心抗壓強度滿足要求！但應對鋼管頂部與工字鋼接觸部位進行加固處理，防止頂部出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。2、鋼管支架穩(wěn)定性驗算：鋼管的計算長度按鋼管露出河床卵石層表面到鋼管中部加固桿件處，取。滿足：小于150，滿足長細比桿件的要求。查表得：鋼管支架穩(wěn)定性能夠保證。（三）、鋼管支架混凝土獨立基礎計算由于XX河床上淤泥過厚，采用鋼管樁基，須用打樁機械，而沖擊樁機設備下到河床非常困難，且費用過大，振動樁機對老橋產生共振不安全?？刹捎娩摻罨炷联毩⒒A作鋼管支架支承，基礎必須落于圓礫石層上，查該工程地質勘探報告得知，圓礫層地基承載力為250kPa。根據(jù)地勘報告，圓礫層處于淤泥層下3.0米左右，中間為亞粘土和粉細砂。施工獨立基礎時，須修筑土圍堰進行擋水和擋砂，由于基礎頂面距河床面有1.8m左右，需進行換填砂礫土，厚度為1.0m左右，使基礎頂不露出河床為宜，換填面積以基礎邊增加1.0m，換填料要求澆水振實。獨立基礎承載力計算，按鋼管支架受軸心壓力最大的一根進行，即取1646.0kN?；A尺寸為，內配雙層鋼筋網片,C25混凝土。基礎模板采用1cm厚竹膠板，采用Φ16圓鋼做對拉螺桿，對拉螺桿每根長度3.4m,縱橫向空間間距50cm,外周用Φ48鋼管扣件做支撐。S2~S3及N2~N3老河道之間的基礎橫向聯(lián)成整體條形基礎即平面尺寸11.8m×2.8m×1.2m,內配雙層鋼筋網片。承載力計算如下：鋼筋混凝土基礎自重：上部鋼管支架荷載：獨立基礎的截面尺寸滿足要求?；A具體要求見圖2.3。先施工南北兩幅西邊的鋼筋砼基礎，將西邊的淤泥清除至砂礫層，并用編織袋裝砂及土各半筑島圍堰擋水，立模扎雙層鋼筋網，用泵車布料機（臂長40m）送料入模,將鋼筋砼基礎中面上的鋼板安平，砼達到30%的強度后用吊車安裝直徑63cm鋼管并與底座鋼板焊接穩(wěn)固，然后東邊河水截流改道至西邊，截流前做好充分準備，用人工裝的砂及土各半編織袋數(shù)量準備夠，準備5塊鋼路基箱(5.2m×1.5m)備用,挖掘機隨時配合，同時準備200根直徑15cm的松木備用，截流改道完成后，將東邊河道中淤泥清除并對原有地基進行處理，做11.8m長×2.8m寬×1.2m高的條形鋼筋砼基礎,將三根獨立柱基礎連成整體。圖2.3獨立基礎圖2.2貝雷桁架的設計和施工2.2.1貝雷片的布置貝雷片的結構布置形式見《鋼管支架施工示意圖（二）》。沿板梁橫斷面方向設置9道貝雷片，均勻布置在I45#工字鋼上。桁架頂部布設8×12cm的方木，間距25cm，用鐵絲與貝雷片主弦桿綁扎牢靠（預先在貝雷片主弦桿上綁扎調整方木）；方木在貝雷片間距1.8米位置和箱室肋部加密一半，間距為15cm；方木長度為3m交錯布置，并使位于同一貝雷片上的方木接頭不超過通過該貝雷片方木總面積的50%，作為底模板橫肋，兼做貝雷片的上水平聯(lián)；沿支架縱向每3.0m設置橫向鋼結構（10#槽鋼）連接系一道，以保證9道貝雷片整體受力。詳見《鋼管支架施工示意圖（三）》。為保證貝雷片的整體穩(wěn)定，貝雷片之間每隔3.0m用∠75×8角鋼作剪刀撐連接，且在貝雷片之間底部用∠75×8角鋼與橫向連接系焊接，組成下水平聯(lián)。詳見《鋼管支架施工示意圖（四）》。2.2.2貝雷桁架的設計驗算根據(jù)貝雷桁架布置圖，須對其中貝雷桁架間距較大處進行驗算，該處貝雷架所承受上部荷載的范圍是：1/2(1.8+1.5)=1.65m。各項荷載如下：a、混凝土自重：b、施工荷載：c、模板荷載：d、混凝土傾倒和振搗荷載：e、貝雷架自重：強度驗算如下：貝雷架縱向布置形式為不等間距和8米等跨度布置的連續(xù)梁，最不利情況發(fā)生在8米跨度內混凝土全部澆筑完成，其他跨徑內沒有荷載時。按三等跨連續(xù)梁計算，則最大彎矩：查表：三等跨連續(xù)梁的內力和撓度系數(shù)第4種荷載情況，連續(xù)二跨有荷載而一跨沒有荷載時的受力最不利，最大彎矩和剪力發(fā)生在有荷載的第二支座處。查表（貝雷梁結構力學參數(shù)），其單排單層的容許彎矩為788.2kN-m,大于482.1kN-m，剪力為245.2kN，小于317.8kN-m。由上述內力計算得:彎矩滿足要求,剪力不滿足。故在墩柱兩側的貝雷梁采用雙排單層布置，橫向設13道貝雷片整體受力，其剪力為：，可滿足要求。2.3墩柱的鋼抱箍設計由于該橋為斜交，鋼抱箍在放置時，掛置板應與橋縱向平行，以解決鋼抱箍上工字鋼梁兩端懸挑長度一致，即鋼抱箍受力均勻。其受力圖如下圖2.4：圖2.4受力圖A、B兩點為鋼抱箍，其其上的均布布荷載按工工字鋼梁上上的計算的的結果，經經計算得出出最大彎矩矩為其梁跨跨中，最大大剪力在A、B兩支點上上，為確定定鋼抱箍的的規(guī)格大小小以及使用用的螺絲大大小和數(shù)量量，取其A點左右兩兩端的剪力力。查《路橋施工計算算手冊》可可知混凝土土與鋼材間間的摩擦系系數(shù)為0.4~0.6,取f=0.5進行計算算。由則：（注：NN為作用于于抱箍上的的徑向壓力力）。l）、螺栓組設計計采用如下圖2..5所示（單單位均為cm）布置螺螺栓，假定定螺栓數(shù)n=16，則單個個螺栓所受受拉力：2）、螺栓直徑螺栓M24高強螺栓栓，則單個個螺栓的預預拉力為，滿滿足要求。圖2.5螺栓布布置圖3）、抱箍鋼板選選擇選取抱箍材料為為A3鋼，則考慮螺栓間距的的影響，取取抱箍高度度為9000mm，厚度δ-12mmm的A3鋼板，則則截面積：：滿足要求求4）、墩柱砼強度度檢算取軸向力檢算：：（注：墩墩柱砼標號號為C30），滿足足要求5）、由于鋼抱箍箍上工字鋼鋼梁的外伸伸長度過大大，故在墩墩柱承臺上上還須加設設φ48鋼管腳手手架支撐，支支撐在工字字鋼梁下端端，在架設設鋼管架時時，腳手架架必須設掃掃地桿和水水平桿，便便其形成整整體，按滿滿堂紅腳手手架的搭設設方法進行行布置。2.4支架預預壓2.4.1支架架預壓施工工及成果分分析鋼管支架搭設完完成后，需需對支架進進行預壓。預預壓施工的的加載采用用灌水和配配合堆砂袋袋的方法進進行加載，堆堆載部位為為板梁中部8..2m寬度度范圍內，順順全橋布置置，中間橫橫向每8.0m堆放一道道砂袋分格格，然后在在分格內放放置加厚塑塑料薄膜。南南幅橋鋼筋筋砼重(4522.8×22.4+995)×11.05==12400.8t，在加載載前、分2次每次加加載后(第一次是是在加載達達到水深11.2m高高時，第二二次是全部部加載水深深為2.44m高后24小時)、卸載后4個階段對對支架進行行沉降觀測測，沉降觀觀測每8米一個斷面,每斷面3個點，用用水準儀觀觀測將結果果進行整理理分析，以以確定正確確的預拱度度及消除非非彈性變形形。沉降觀觀測結果見見表2.11?？梢钥纯闯鰧崪y彈彈性變形與與計算值基基本相符，但但在支架跨跨中出現(xiàn)了了不均勻沉沉降，需進進一步采取取加固措施施。2.4.2對桁架的的改進措施施通過預壓觀測成成果分析，跨跨中出現(xiàn)了了橫向不均均勻沉降。由由于貝雷片片跨中所受受的彎矩較較大，荷載載出現(xiàn)了橫橫向不均勻勻分布，原原設計的橫橫向加固結結構未達到到預想效果果。為保證證板梁的線形形，防止混混凝土開裂裂，在桁架架的中部增增設4根[16的型鋼，間間距1.0MM，以加強強跨中的橫橫向分布剛剛度。2.4.33預拱度設設置根據(jù)支架實際情情況和預壓壓成果，預預拱度按8M跨設置，考慮慮不可預料料的因素及及板梁的外形形美觀，將將預拱值提提高3~5mmm，跨中中最大值設設置為25MMM。2.5混凝土的澆注2.5.1混凝土的的澆注順序序現(xiàn)澆板梁分段施施工，每段段分兩次澆澆注。為有有利于支架架的受力、減減小支架變變形，每段段混凝土澆澆注順序為為：縱向從從每段的起起點向終點點澆注；橫橫向從起始始跨的中間間腹板和底底板向兩側側對稱澆注注。表2.1沉降觀測測結果觀測點編號荷重0荷重100%沉降量卸載后非彈性變形彈性變形觀測值觀測值觀測值0左37.78237.778437.78113中37.87237.868437.87022右37.97037.966437.966400.25L左37.70637.6862037.701515中37.78637.7662037.783317右37.89937.8801937.8936130.5L左37.63337.6102337.628518中37.73837.7073137.730823右37.83737.8162137.8325160.75L左37.53237.5171537.528411中37.62337.6081537.624015右37.73537.7201537.730510L左37.44637.441537.44605中37.53637.529737.53425右37.64137.636537.637412.5.2沉降觀測測結果分析析在混凝土澆注過過程中，觀觀測支架變變形，測量量成果見表表2.2?？梢砸钥闯隹缰兄凶畲蟪两到盗繛?2mmm，小于預預拱值3mm，橫橫向不均勻勻沉降最大大為3mm。從從拆模后的的板梁底板外外觀看，線線形順暢、美美觀，達到到預期要求求。按預拱拱值25mmm設置正確確、可靠。表2.2支架變變形觀測成成果觀測點編號澆筑一次砼前第一次砼澆筑后后沉降量（mm）第二次砼澆筑前前第二次澆筑后沉降量（mm）最終沉降量（mmm）觀測值觀測值觀測值觀測值0.25L左38.69238.685738.68538.678714中38.59438.587738.58038.572815右38.50738.501638.49838.4899150.5L左38.78238.774838.77438.7641018中38.69438.685938.68338.6701322右38.59638.5861038.58438.57311210.75L左38.86038.855538.85438.8441015中38.44138.435638.43538.427814右38.65938.654538.65638.6451116L左38.72538.723238.72338.72035中38.68938.687238.68838.68446右38.71138.710138.71038.70734三、支架拆除3.1、將貝雷雷片下的鋼鋼制墊塊和和木楔進行行拆除，使使桁架整體體卸落。3.2、將貝雷雷片按5片一聯(lián)進進行拆除，然然后利用在在橋面安置置的5T卷揚機將將其