高墩独柱盖梁的施工支架设计

高墩独柱盖梁的施工支架设计

摘要：列举了当前几张常用的盖梁施工方法，提出合适的变截面高墩独柱盖梁的施工方法，并对其进行了稳定性和强度性验算，结合我们的实践，此种方法是实用性强，使用面广，安全可行的一种施工方法。

关键词：变截面；高墩；独柱；盖梁；施工工艺；受力验算 abstract: lists the current a few pieces of commonly used cover beam construction methods, and puts forward appropriate variable cross-section high pier single column cap beam construction method, and analyses the stability and strength property analysis, combined with our practice, this method is practical, the use of safe and feasible area wide, a construction method.

keywords: variable cross section; high pier; single column; cover beam; construction process; stress calculation 中图分类号：tu71文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2013） 近年来，随着我国国民经济的高速发展，高等级公路建设呈现飞速发展的形式，正在向市区、山区发展。桥梁墩柱高，环境复杂，材料、设备运输困难寻求技术上安全可靠，经济上成本低廉的施工方法是当前桥梁高墩盖梁施工的一个值得研究的课题。下面就承德至唐山高速公路第七合同段的k38+353.82柳河大桥变截面高墩独

柱盖梁施工方案做一介绍。 1、工程介绍

k38+353.82柳河大桥位于承德至唐山段高速公路第七合同段，由中铁十七局三公司承建，上部结构采用16-50m简支t梁，桥面连续结构形式，下部结构为矩形空心墩，肋板及桩柱式桥台，直径1.5m钻孔桩基础和明挖基础。其中有二跨跨柳河，一跨跨铁路，一跨跨公路。

本桥共有30个桥墩，采用的都是矩形变截面空心薄壁墩，最高的桥墩有64.98米，平均墩高45.2米，墩柱下宽为10×6.5米，上宽为10×2米，盖梁长14.8米，宽2.5米，高2.2米，见图1。 2、施工方案选择

盖梁施工一般采用支架法，这是目前用得较多的一种方法。支架可用万能杆件也可采用钢管支架搭设。盖梁施工的所有临时设施重量及盖梁重量均由支架承受，直接传到地面。这种方法的优点是，第一，支架的形式及高低可根据墩周围的地形和墩柱的高度等随机变化，方法灵活；第二，不用在墩柱上设置预埋件，不会对墩柱外观造成影响。但是我们的墩柱较高，支架容易产生非弹性变形，且地形复杂，因此采取支架法施工不可取。

抱箍法也是盖梁施工中采取比较多的一种施工方法。是利用在墩柱上的适当部位安装抱箍并使之与墩柱夹紧产生的最大静摩擦力，来克服临时设施及盖梁的重量。抱箍法的关键是要确保抱箍与

墩柱间有足够的摩擦力，以安全地传递荷载。但是我们这里的墩柱全部是变截面，且是但柱，无法统一抱箍的尺寸，成本太高，此方法也不可取。

预埋钢板法在墩柱中预埋钢板，拆模后在预埋钢板上焊接钢支撑，由它来承受支架、模板及整个盖梁的重量。这种体系的优点是支架、模板及整个盖梁的重量通过钢支撑及预埋钢板传至墩柱，由墩柱承受，传力途径简单明确，不存在支架下沉的问题而且也不用破坏钢模，也不用在墩柱上预留孔洞，且支撑支架和施工平台可以循环利用，是一种比较理想的盖梁施工方法。

通过以上比较，结合我们的现场情况，预埋钢板发适用于本工程。

3、盖梁支撑系统的设计

施工到最后一节墩身时，距墩顶50公分左右，在墩柱正面埋设3块钢板，侧面埋设2块钢板，钢板尺寸为500×500×15mm，再用两块钢板焊在预埋钢板上作为牛腿，再在牛腿上的钢板上放置i45工字钢，再在工字钢上搭设盖梁施工平台。如图1所示。

图1 盖梁施工平台平面图

图2 盖梁托架力学简化图 3.1、盖梁支撑系统的验算

模板重n1=0.5×1×1.4×3+2.2=4.3kn/m 钢筋混凝土重n2=2.2×2.5×2.4×10/2=66kn/m 施工人员及设备n3=2.3kn/m 振捣时产生振动力n4=6.5kn/m =n1+n2+n3+n4=79.1kn/m

取1.4的安全系数，均布荷载q=79.1×1.4=110.74kn/m，盖梁托架受力如图2所示。 3.2、托架工字钢受力分析

托架取最不利受力组合状态进行分析，因为是三支点，是超静定结构，最不利弯矩由左右悬挑部分引起，先取一侧进行分析。 max=ql2=×110.74×3.52=678.28×106 kn.mm

需要截面抵抗弯矩为wx≥max/vxf=678.28×106/310=2.188×106mm3

我们选用两根i45a工字钢，查结构手册，其截面特性为惯性矩ix=32240×106mm3，ix/sx=38.6cm,wx=1430×103mm3，腹板厚11.5mm，截面宽度b=150mm，自重0.804kn/m。 考虑自重后，每根工字钢的最大弯矩为：

max=×ql2=××（110.74+1.2×0.804）×3.52=342.1×106kn.mm

每根工字钢最大剪力：

v=（110.74+1.2×0.804）×5.75/2=321.15kn

3.3、强度验算 3.3.1、抗弯强度验算：

mx/.wnx=342.1×106/1.05×1430×103=2283.3.2、剪应力验算：

vsx/ix.tw=321.15×103/38.6×10×11.5=73.23.3.3、支座局部压应力验算：

支座反力为f=111.71kn,支撑长度a=150mm，hy=r+t=18+13.5=31.5mm 局部压应力c=φf/tw.ix

=1×321.15×103/11.5×(150+31.5)=153.9n/mm2经各项受力验算，所选择的工字钢形式满足受力要求。即每侧布置1根i45工字钢。 3.3托架的稳定性验算

整个托架全靠牛腿的支撑，下面对牛腿进行受力验算，牛腿钢板焊接如下图3所示。

图3 牛腿钢板焊接示意图

采用两块50×50×15mm的钢板和墩身预埋的10mm的钢板焊接，

查钢结构设计手册，用侧面角焊缝焊接公式，焊缝长度为50cm，焊缝厚度为12mm。

下面我们取一条焊缝进行验算：

因为焊接板边缘厚度为15mm，所以hfmin=1.5=6mm, hfmax=14mm,取hf=12mm满足要求

τf=ny/(helw)≤fwf，其中ny=321.15/6=53.5kn，he =0.7hf=8mm，lw=50mm，fwf=200n/mm2

取1.3的安全系数τf=1.3×53.5×103/(50×8)=173.9< fwf=200n/mm2满足要求 所以，盖梁托架整体稳定。 4、施工托架的搭设 4.1施工流程

墩身预埋钢板→安装牛腿→吊装工字钢→铺设盖梁平台→安装盖梁底模→盖梁钢筋绑扎→安装盖梁侧模→盖梁砼浇筑→养护→拆模

4.2搭设盖梁施工平台

在浇筑最后一节墩身的时候，在墩身的正面和侧面分别预埋3块和2块500×500×15mm的钢板，和墩身主筋焊接一起。用两块钢板竖向和墩身预埋钢板焊接，再在两块竖向500×300×15mm钢板山焊接一钢板，作为支撑工字钢的牛腿。再用塔吊将工字钢吊装至牛腿上，再在墩身侧面的钢板上用槽钢焊一斜撑至工字钢上。再

在工字钢上铺设方木和竹胶板，形成盖梁施工平台。 4.3盖梁施工

在平台上铺设盖梁底模，因为盖梁太大，塔吊无法一次吊起，因此我们是在下面焊接好单片的盖梁钢筋骨架，然后在平台上进行组合焊接。待骨架焊接完成，进行测量放样，再安装侧模。 混凝土浇筑采用托泵浇筑，为了减小弯矩和变形采取先浇筑中间后两边的顺序来施工。施工平台见下图4。

图4 盖梁施工平台 5、小结

该施工方法在承唐高速公路中得到了很好的运用，我项目部施工的两座大桥的45个空心薄壁高墩盖梁均采用此种施工方法，节约了大量的人力，物力，得到了监理和业主的一致认可和表扬。此种施工方法充分克服了盖梁底模对地基承载力、及施工现场的要求，尤其适用于高墩变形截面墩柱和流水河道中的独柱型盖梁施工，既节省了大量的钢管支架材料的投入又有利于施工的安全，同时还可大大压缩施工工期。 参考资料：

[1]李承汉，马天鹏，徐琪华.新编钢结构设计手册.中国电力出版社.2005

[2]公路桥涵施工技术规范.jtj041-2000.人民交通出版

社.2001

[3]单解祖.材料力学.国防工业出版社.2005