-高墩现浇箱梁支架施工工艺工法

1、 前言

1.0.1在进行现浇梁施工时，一般的施工方法是对地基加固处理，然后搭设满堂支架。但对于地势陡峭、墩身高达40m的现浇箱梁而言，采用满堂支架施工不仅地基处理难度较大，安全性降低，而且材料、人员投入也较大。贝雷梁柱式支架是现浇箱梁施工中常用的一种支架形式，尤其在重荷载、高墩柱、跨度大的情况时，则是较为经济安全的一种支架型式。

1.0.2宜巴高速公路第十九标合同段兴山互通3、4、5、6、7#桥均为20m现浇梁，其下构为薄壁墩，地形陡峭，墩柱最高达42.5m，上构属单箱单室现浇箱梁，采用贝雷梁柱式支架施工，在支架施工过程中，项目部技术人员对支架基础处理、剪刀撑连接、贝雷片安装及施工机械的综合运用不断分析，总结形成高墩现浇箱梁贝雷梁柱式支架施工工法。

2、 工法特点

2.0.1 施工工艺及条件相对简单，安全、质量容易控制；

2.0.2 同满堂脚手架施工相比，贝雷梁柱式支架施工在重荷载、高墩柱、大跨度现浇箱梁的情况下，则更为经济安全；

2.0.3 能够避免大面积处理地基，能够减少人员投入；

2.0.4 基本是机械配合人工作业，施工效率高，施工速度快，工期上能满足要求。

2..0.5 在直线地段或曲线上纵、横坡较大的现浇箱梁，处理较简单。

3、适用范围

3.1.1本工法适应于公路、市政、铁路桥梁直线地段和曲线地段的连续现浇箱梁及其它现浇构件的施工。

4、工艺原理

4.1.1贝雷梁柱式支架结构主要有混凝土基础、钢管立柱、工字钢横梁、贝雷片纵梁、钢管架组成。支架结构传力途径为：模板—方木—顶托—钢管架—贝雷片纵梁—工字钢横梁—钢管立柱—混凝土基础—地基。

4.1.2 利用钢管柱作临时支撑，贝雷片作梁

4.1.3 钢管立柱垂直方向每隔6米在平面上设置了平面联系，减小了钢管立柱的自长度，增加了钢管立柱的整体性。

贝雷支架总体布置图

5、施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工准备 基础地基处理（换填） 测量放样 基础钢筋绑扎 扩大基础浇筑 基础预埋件制作 检测钢管桩垂直度、连接质量 焊接质量自检 钢管桩加工 支立钢管桩 连接横撑、剪刀撑 加工工字钢横梁 安装工字钢横梁 安装加强弦杆、 连接贝雷片 钢管架平连 贝雷片横向连接 安装贝雷片纵梁 贝雷片上铺16槽钢 搭设钢管架 支架预压 观察预压数据 设置预拱度 贝雷梁柱式支架施工工艺流程图

5.2 操作方法及要点

5.2.1 地基处理

地基处理工作主要是清除支架地段原地面杂物、淤泥及承台基坑积水等，采用含水量合适的素土、或石灰土、或碎石土分层回填压实至设计标高；或对原地面整平用压路机压实，必要时对原地面20cm范围做5%掺灰处理。具体要求为：地基压实度≥85%，用压路机压实后无“弹簧”土，平整度±30mm。

5.2.2 扩大基础设置

基础设置为方形基础，边长为2.4m，高1.2m，上下设置加强钢筋网（如图所示），在施工基础前对地基承载力试验，扩大基础处地基承载力必须达到

350kpa。。

钢管柱基础施工图

5.2.3 钢管柱安装

在基础施工完成后，进行钢管柱安装。钢管立柱采用直径630mm钢管柱（壁厚10mm），钢管安装前，在基础上先用全站仪对平面控制点位置进行精确放样，拧紧首节与基础的预埋螺栓，钢管分段吊装空中竖向连接，钢管柱两端焊接法兰盘，法兰盘用8mm厚钢板，采用螺栓连接，当采用焊接连接时应严格控制其对接的精确度，安装时严格控制钢管的倾斜度小于0.1%。每安装6m高设置一个钢抱箍，抱箍四面焊接横、纵、斜向联系，联系采用16号槽钢，并设置抗倾覆抱箍与该平面墩身连接，使其连为整体，增强其稳定性。钢管柱的顶部采用80cm×80cm×1.5cm的钢板作为法兰与工字钢横梁焊牢，以增强横梁的稳定性。

钢抱箍施工图（单位：cm）

5.2.4 贝雷片安装

在钢管柱和横梁安装完毕并经过检查验收合格后，进行贝雷片吊装。贝雷片的吊装采用两种方法。在场地条件好，贝雷片补偿并且塔吊或吊车有足够的起吊能力的情况下，可在地面先拼接贝雷片后，整联双排吊装，如果场地场地条件不好，贝雷片又过长，塔吊或吊车的起吊能力有限时，可将双排贝雷片纵向分为几节，分跨吊装拼接。安装顺序为先吊装中间，后对称吊装两边的贝雷片，吊装完成后，按设计用角钢作为横向联系，增强贝雷片的横向刚度。吊装作业必须又专人指挥，起吊和下落须平稳，避免对立柱等结构造成冲击，以确保安全。贝雷桁架片两两组合成一幅，每两片用支撑架连为整体，同时用L75×75×8cm的角钢每隔3米将全部贝雷梁两两连接，保证贝雷片的整体性。贝雷片安装完毕后，在贝雷片上铺设16#槽钢，安装钢管支架，钢管支架横向按贝雷片的间距布置，纵向按90cm间距布置，然后安装顶托，铺设横向方木，最后铺设底模。

5.2.5 支架预压

1、支架预压主要是收集支架、地基的变形数据，作为检验和调整预拱度设置的依据， 本项目安排在互通6#桥3#~4#墩处，采用砂袋进行预压，预压荷载按照设计要求取1.2倍的梁体自重。做法如下：

2、在预压段，按计算荷载摆放砂袋，砂袋密度按1.7t/ m3，经计算翼缘板顶面砂袋堆放高度为1.0m～1.2m（自边缘向中间递增），而墩顶横梁处砂袋堆放高度为1.2+1.8=3m。为确保预压荷载与现浇砼时加载型式一致，先在腹板处堆叠砂袋，然后再在腹板内侧，最后在翼缘板顶面堆叠砂袋。

3、观测： 预压前每隔5米设一个观测断面，每个断面设置3个测点（均位于腹板底下部位），每个测点吊挂一个垂球。在支架未施加预压荷载前实施第一次观测，记为D1，而后匀速加载；当全部加载完成后，每12小时观测一次，直至沉降稳定后进行卸载，并记录卸载之前的最后一次观测值记为D2；卸载后进行第三次观测，记为D3；砼浇筑完成后，开始卸架，卸架后进行第四次观测，记为D4。

4、观测成果及预拱度调整：通过（D3-D2）观测值计算，可求的卸架前支架、基础的弹性及非弹性变形值，即：支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降f4；通过（D4-D2）观测值计算，可求的卸架后梁体自身的扰度值，

并进行相应预拱度调整。

5.2.6 预拱度设置和扰度控制

1、预拱度值主要考虑因素有：支架变形沉降、箱梁自重、施工荷载、混凝

土收缩和徐变等，包括：卸架后一期恒载产生的绕度f1；卸架后二期恒载产生的绕度f2；成桥后3年内砼收缩和徐变产生的绕度f3；支架在一期恒载作用下的弹性变形、非弹性变形和基底沉降f4，其中f4值设置如下：

1）贝雷支架承受施工荷载引起的弹性变形δ1=f挠=1.0cm。 2）基础、钢管墩与工字钢在荷载作用下的非弹性压缩δ2取1.5cm。 3） 模板在荷载作用下的非弹性压缩δ3为砼下沉量及各接触面变形量总和：

Δ1 为砼下沉量，取0.2cm；

Δ2 为贝雷片与分配梁接触面变形量，取0.2cm； Δ3 为分配梁与木楔接触面变形量，取0.2cm； Δ4 为木楔与木楔接触面变形量，取0.2cm； Δ5 为木楔与小方木接触面变形量，取0.3cm。

δ3 =Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+Δ5=0.2+0.2+0.2+0.2+0.3=1.3cm 则非弹性变形值为：δ4=δ3+δ2=1.5+1.3=2.8 cm

2、卸架前跨中弹性变形δ1=1.0cm从中间（20m跨）向两边按二次抛物线进行分配，两支点处预拱度值为零，抛物线方程为：

Y=-0.001x2+0.2x y 1.0cm 0 10 x（m） 3、卸架后箱梁只有两个承载点，产生的跨中（20m跨）绕度f5=f1+f2+f3，按经验取值为1.4cm（其中f1=1.0cm，f2+f3=0.4cm），两端墩顶处预拱度值为零，抛物线方程为：

Y=-0.014x2+0.28x y 1.4cm 则累加预拱度计算见下表： 0 10 X（m） X y 0 3.33 6.66 9.99 13.32 16.65 20 δ2+δ3 卸架前δ1分布值 卸架后f5分布值 合计

2.8 0 0 2.8 2.8 0.6 0.8 4.2 2.8 0.9 1.2 4.9 2.8 1.0 1.4 5.2 2.8 0.9 1.2 4.9 2.8 0.6 0.8 4.2 2.8 0 0 2.8 5.2.7 支架的拆除

1、支架的拆除为支架搭设的逆工序，先降低顶托落模，人工拆除模板及方木。先拆除贝雷片的横向联系，再将翼板下的贝雷片用塔吊或吊车吊走，底板下的贝雷片用倒链向两侧横移，用同样办法吊走。工字钢横梁和钢管立柱的拆除可以通过在箱梁施工时预留卸架孔，用卷扬机吊走 5.2.8、结构验算

a、在梁距端1~2.5米的范围内为线型变化荷载，梁端为7.0*26=182kN/m, 其中腹板重：（（0.5+0.7）*1.4*2*26）/4.5*2=9.7kN/m2 ；梁中为4.3*26=111.8kN/m, 其中腹板重：（0.5*1.4*2*26）/4.5=8.1kN/m2 。翼缘板每米重:［(0.15+0.4)×2/2］×2.6×2=2.86T ，计0.715T/ m2，翼缘板处荷载q=7.15+2.5+1+2=12.65 KN/m2。

b、方木、模板自重1. 0KN/ m2。

c、施工人员和施工机具行走荷载：2 .5KN/ m2。 d、振捣砼产生的荷载：2 KN/ m2。

e、贝雷梁自重：270kg/每片×6片×18组/20m=1.458t/m 1、贝雷梁受力计算

1）标准国产贝雷梁桁片允许弯矩788kN.m，假设每片贝雷片均匀受力，Mmax/ M0=7875/788=10片。根据施工及受力需要布置12排贝雷片，因梁体的主要荷载在腹板上，所以在布置贝雷片时在腹板位置10排贝雷片，两边翼缘板处各一排。

直径48壁厚3.5钢管槽钢3×1.5贝雷梁工字钢××钢管桩 施工立面图

共设置12排贝雷片，满足施工要求。 2、贝雷梁挠度计算：

假设所有荷载为中间10片双层贝雷梁承担，以均布荷载q=175/10=17.5kN/m

，

跨

度

L=18

米

的

简

支

梁

计

算

，

f=5*qL4/(384*EI)=5*17.5*103*184/(384*2.1*105*106*250500*10-8)=45.4mm≤20/400=50mm。 满足要求。 3、大横梁验算

大横梁为两根40b型工字钢如下图焊接：

焊接缝 钢管柱顶大横梁（两根40b工字满焊）图

A=2*94.07cm2,Ix=2*22781cm4 ,Wx=2*1139 cm3。 工字钢最大跨径为4.5米，根据受力分析得： 根据受力分析得最大弯矩Mmax=439.97KN.M， 最大剪力=185.25KN， 剪应力Τmax=Qmax/A=185.25/(2*94.07)=9.8MPa<[τ]=85MPa σ=M/W=439.97×103/（1139×4）=96.56MPa 弯曲容许应力[ σ]=145MPa >96.56 MPa 所以采用二根40b工字钢能满足要求. 4、钢管立撑受力计算

按钢管柱布置图，现假设该立撑采用4根直径630mm，壁厚10mm的钢管，高度按最高40m考虑，平面距离均为4.5m，沿高度方向用I20a工字钢按4m间距将钢管连接成整体，水平工字钢之间焊斜撑，以保证其稳定受力，将该钢管立撑采用4肢格构柱进行计算，计算式如下。

1）整体稳定性验算

IxIy4(Ix'4A(4500/2))44263464[1(6324)]63

6324[1(632245002)]()39817217cm4632lox= loy=4000cm

ixiyIx39817217226cmA4194.8

xyloxix1400017.7226

换算长细比

oxx240A4194.817.724027.4[]150A1x235.578

根据λox查表得轴心受压稳定系数

0.946

根据计算中该梁考虑自重的力为300t，考虑1.3的安全系数即该格构柱的顶部受力为390t，假设最大有10cm的偏心，偏心受压弯M=153KN.M，钢管抗弯截面系数W=4.17106mm3，计算过程略。

NM52.8Mpa[]215Mpa ARW∴整体稳定性满足要求 2）格构柱单肢稳定性验算

l=400cm

634ixIxA6324)646321.9cm2636322[1()6463

[1(li140018.30.7ox0.727.419.221.9

∴单肢稳定性满足要求

5.2.9劳动力（见表1）

劳动力情况表 表1

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 岗位与职责 施工负责人 技术员 安全员 质检员 测量员 塔吊司机 汽车吊司机 班组长 电工 人数 1 3 1 1 2 2 2 3 1 备注 安排施工任务 负责技术工作 负责安全检查 负责质量检查 负责测量 塔吊操作及保养 汽车吊操作及保养 负责立管桩、剪刀撑、贝雷片施工 负责电路 10 11 12 13 14

焊工 架子工 模板工 机修工 普工 20 15 6 2 切割、焊接钢管桩、剪刀撑、 搭设钢管架、安装贝雷片 基础混凝土浇筑 配件加工、机械维修 10 文明施工、安全防护、材料运输等 6、材料与设备

6.1 材料（见表2）

贝雷梁柱式支架材料用量表 见表2 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 物资 名称 螺旋管 工字钢 槽 钢 钢 板 钢 板 联接片 联接片 联接片 贝雷片 贝雷销子 加强弦杆 弦杆螺栓 角 钢 钢 管 高强螺丝 规格 Q235 D630*10 L-7500mm Q235 I40b L-9000mm Q235 16a Q235 800*800*16mm Q235 10mm L75×75×8 45cm L75×75×8 90cm L75×75×8 150cm 321 16Mnl—3000mm 30CrMnTi50*200 321 16Mnl—3000mm 45#钢M36*120 L75*75*8 直径4.8cm、壁厚3.5mm 8.8级 单位 单位重量 125.6kg/m2 78.5kg/m2 9.03kg/m 9.04 kg/m 9.05 kg/m 270kg/片 9.03kg/m

数量 重量 2.5 7.85 8.184 3.09 0.85 77.7 2.13 结构名称 t t t t t t t t t 套 根 套 t t 套 900m 126m 1200m 20m2 100 m2 880 342 94.32 288 840套 270套 540套 235m 1000m 600 立柱 横梁 立柱连接 立柱顶心 立柱加强 贝雷片连接 贝雷片连接 贝雷片连接 贝雷片间连接 6.2 主要施工机具和设备（见表3）

贝雷梁柱式支架施工主要机具和设备表 表3 序 名 称 规格及型号 单 数 备 注 号 1 2 3 塔吊 汽车吊 电焊机 TC5100 QY-25 BX1-500 315KVA 120KW NiKon DTM-452C 徕卡 50型 5t 2t 位 量 台 台 1 1 倒运材料、配合塔吊作业 台 12 焊接钢管桩、剪刀撑 套 10 台 台 台 台 台 个 1 2 1 1 2 8 台 4 氧气、乙炔切割设备 5 6 7 8 9 10 11

临时性变压器 发电机 全站仪 水准仪 插入式振动棒 手拉葫芦 卷扬机 备用电源 测量定位 基础混凝土浇筑 7、质量控制

7.1 规范与标准

7.1.1 《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000 7.1.2 《钢结构设计规范》（GB50017—2003）

7.1.3 《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）

7.1.4 《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130—2001） 7.2 质量控制措施

7.2.1 针对工程的具体情况编制有针对性的施工方案，由项目部技术负责人组织专业施工人员认真审学图纸，并组织工长和技术工人学习施工方案，对工人进行质量技术培训，进行详实的质量技术交底，确保工人吃透操作要点。

7.2.2 严格控制材料质量，材料进场后应提供质量证明文件、检测报告，需要复试的应按规范要求进行复试。

7.2.3 支架剪刀撑搭设要严格按照施工方案和规范进行检查验收。 7.2.4 编制贝雷梁柱式支架施工作业指导书，严格按照贝雷梁柱式支架施工作业指导书操作。

8、安全措施

贝雷梁柱式支架施工为高空作业，为确保工程顺利进行，保证施工人员及设备交通安全，特拟定以下安全保证措施：

8.1总体措施

8.1.1认真贯彻执行“安全第一、预防为主”的方针政策，严格执行中华人民共和国安全生产法、建筑法及建设工程安全生产管理条例等法律法规和建设部颁发实施的JGJ59－99《建筑施工安全检查标准》。

8.1.2加强对所有参加施工的人员进行“三级”安全教育，学习有关安全操作规程，提高大家的安全意识，增强安全观念。切实做好安全自身保护工作。

8.1.3建立健全各种规章制度，制定各种安全操作规程，重要部位、特殊工序制定专项安全措施，持证上岗。

8.1.4加强安全生产管理，健全安全责任制，以人为本，科学地搞好安全生产文明施工。

8.1.5做好建筑工地消防安全工作，落实防火措施，配备消防器材，制定消防安全应急处置预案以及交通安全。

8.2、具体措施

8.2.1施工现场建立安全管理网络，设立专职安全员，处理安全和劳动保护问题及可能发生的事故、事苗。

8.2.2施工人员进入现场，必须戴好安全帽和其他必要的防护用品。 8.2.3施工现场和其他有危险的地方要设立明显的示警标志，基坑和沟槽四周要设护栏或隔离措施，夜间应有红灯示警，特别是交通要道和交叉口部位尤为重要，夜间施工，现场要有足够的灯光照明。

8.2.4支架的外周边须配挂安全网，高空操作人员必须系好安全带，（操作前应进行高空作业的安全教育），特种高处作业人员应持证上岗。

8.2.5各种机械设备、施工工具要完好，定机定人，按操作规程进行操作。 8.2.6做好安全用电管理工作，普及职工安全用电和触电抢救知识，消除隐患，杜绝事故，电工要持证上岗。配电系统设总配电箱，分配电器、开关箱实行

分级配电，开关箱装漏电保护器。

8.2.7禁止不按规定的程序和要求进行搭设和拆除作业。

8.2.8 雨、雪、大雾天气及风力大于五级以上时，应停止支架施工，施工机具应有防雨、防雷接地措施。

9、环保措施

9.1 成立绿色文明安全施工检查小组，对施工现场进行全方位的监督，按工程划分区域，明确责任到人。

9.2 合理选择作业时间，减少噪音对周围居民的影响。 9.3 剩余的电焊条头应及时回收，集中处理。

10 资源节约

11、效益分析

11.1利用钢管柱和贝雷片做现浇支架，安全可靠，施工质量能得到充分保障，施工速度快，大大减少了人员和支架的投入，经济效益明显

11.2 采用钢管柱和贝雷片作为支架，可避免大面积处理地基，减少了人员投入。

11.3 构件较大数量少，较容易保证施工安全。

12、应用实例

12.1 本工法在湖北省宜巴高速十九标应用情况

12.1.1宜巴高速公路土建工程十九标项目互通6#桥设计为7×20m现浇箱梁，采用支架现浇，应用此工法，取得良好效果。

12.1.2 宜巴高速公路土建工程十九标互通6#桥共计7跨20m现浇箱梁，计划3个月完成，按本工法实施，实际使用2个月零5天，相比而言工期提前了25天。