32m现浇简支箱梁钢管柱双层贝雷梁施工工法.pdf

1、132m 现浇简支箱梁钢管柱双层贝雷梁施工工法32m 现浇简支箱梁钢管柱双层贝雷梁施工工法 1 前言 随着交通网络建设的快速发展，桥梁上跨下穿工程由于受到既有构筑物影响施工难度越来越大。32m 简支箱梁上跨既有公路桥梁施工，由于临近既有线不满足限界要求无法采用预制架设法实施，而采用原位满堂支架现浇施工工艺不能在既有桥上受力，因此受各种因素制约经多种方案技术经济比选，32m 简支箱梁原位支架现浇采用一跨双层贝雷梁施工工艺，通过对结构体系的不断优化并进行受力检算，采用加强型贝雷片对贝雷梁的数量进行精减，减轻自身重量；通过对预压对钢梁的跨中挠度进行检测，设置不同高度的分配横梁调整预拱度，确保箱梁质量

2、；通过对承台混凝土局部承压的处理，确保承台受力满足规范要求。大西客专皇后园特大桥 161#墩-162#墩简支箱梁上跨新店混凝土公路桥（桥宽19.5m），采用钢管立柱加双层加强型贝雷梁施工工艺，安全优质完成箱梁施工，取得了显著的社会效益和经济效益，经总结后形成本工法。2 工法特点 2.1 两侧钢管立柱置于桥墩承台上，桥墩预埋钢板，采用扶臂与立柱连接。贝雷梁梁长 29.5m，钢管立柱采用mm19609钢管，横桥向采用 20 榀贝雷梁布置；钢管立柱与贝雷梁之间设置 I56a 型钢分配梁，贝雷梁顶间隔铺设小截面 I20 型钢模板分配梁。2.2 横桥向布置 20 榀贝雷梁，梁端部采用 2.0m 和 3.

3、0m 的加强型贝雷片，中间采用标准 3.0m 贝雷片。贝雷片为桁架式结构，由弦杆、竖杆和斜杆组成。每榀之间采用0.45m、0.9m 标准间距支撑架连接，腹板下贝雷梁最大间距为 225mm。2.3 承台混凝土局部承压处理：下部配置 3 层方格钢筋网片，加强钢筋采用级12钢筋，承台采用 C35 混凝土，在承压区预埋一块(750-577)20mm 的钢板，与立柱法兰通过预埋地脚螺栓（12 根 HPB300-20 钢筋沿圆周均匀分布）连接。预埋件的安装精度是本工程的难点。2.4 下坡侧分配梁上表面与贝雷片弦杆之间涂抹黄油，利用贝雷梁自由伸缩。2.5 由于贝雷梁长度 29.0m，跨中挠度控制作为原位支架

4、现浇箱梁质量控制的重点。3 适用范围 本工法适用于上跨既有构筑物原位支架现浇简支梁施工。24 工艺原理 本工法工艺原理即在既有桥墩承台上安装 4 根mm19609钢管，钢管立柱与贝雷梁之间设置 I56a 型钢分配梁，分配梁上布置 20 榀贝雷梁，贝雷梁顶间隔铺设小截面 I20型钢模板分配梁，其上铺设方木及面板进行现浇梁施工。由于贝雷梁长度 29.0m，跨中挠度控制作为原位支架现浇箱梁质量控制的重点，通过调整 I20 型钢模板分配梁的高度设置预拱度。为防止梁体混凝土产生拉应力，现浇简支箱梁混凝土浇筑顺序为从跨中向两端分层对称浇筑。5 施工工艺流程和操作要点 5.1 工艺流程 5.1-1 工艺流程

5、图 5.2 操作要点 5.2.1 钢管柱预埋件安装 承台施工时对钢管立柱位置精确放样，立柱位置预埋一块(750-577)20mm 的钢板，下部配置 3 层方格钢筋网片，地脚螺栓采用 12 根 HPB300-20 钢筋沿圆周均匀分布(端部车丝 60mm，上 M20 螺母），与立柱法兰连接，承台采用 C35 混凝土。如图所示：测设钢管柱轴线位置柱脚及墩身预埋件设置安装钢管立柱及连接系钢楔块安装安装 I56a 型钢分配梁贝雷梁分榀吊装及加固I20 型钢模板分配梁设置预拱度箱梁施工35.2.1-1 钢管柱预埋件安装图 为防止支架纵向倾斜，墩身施工时在中间两根立柱顶部相应墩身侧面预埋尺寸 3003001

6、6mm 钢板（设锚固筋）。5.2.2 安装钢管立柱及连接系 双层贝雷梁立柱采用609 螺旋钢管，壁厚为 16mm，根据梁底高程推算 161#墩及162#墩立柱高度分别为 7.372m 及 5.918m，立柱高度用标准管节为 4m、2m、1m、0.5m、0.3m、0.2m 组拼而成，采用 25T 汽车吊对钢管立柱进行吊装施工，施工过程中使用线坠和水平尺调整钢管垂直度，钢管与基础采用预埋的地脚螺栓相连，双螺母加固。立柱钢管横向之间设置 20b 槽钢剪刀撑作为连接件，每道剪刀撑连接高 2.5m，连接角度按 45进行布设。5.2.3 钢楔块安装 本工法采用钢楔块作为脱模落架的手段，钢楔块设置于钢管立柱

7、顶部和工字钢横梁之间，底部与钢管焊死。钢楔块采用工厂加工，现场焊接，钢楔块主要为落架使用，不作为调整标高的主要方法。如图所示：4图 5.2.3-1 钢楔块加工断面图 5.2.4 安装 I56a 型钢分配梁 钢管柱顶分配梁采用工厂加工，分配梁用 3 根56a 工字钢并焊做为横梁分配梁，上翼缘间连续角焊缝，焊缝高 h=6mm，下翼缘间采用 L=500mm，e=500mm 的间断焊。横桥向放在钢楔块顶部。钢楔块与分配梁连接处焊接，防止工字钢移动。分配梁加工断面图如下：图 5.2.4-1 分配梁加工断面图 5.2.5 贝雷梁分榀吊装及加固 先将贝雷片在地面上按设计片数拼装，并分两组联结好。在工字钢横梁

8、上按设计间距，将各组贝雷架的位置用油漆标好。用 25t 吊车将已联结好的贝雷架按先中间后两边的顺序吊装到位，双层贝雷梁安装采取先安装下层，再安装上层的顺序进行，安装上层贝雷梁时吊车配合与下层贝雷梁进行对位连接，确保每个螺栓孔都有效连接。贝雷梁与主分配梁连接端部设置加强竖杆，加强竖杆由8 双拼加缀板焊接，竖杆顶进贝雷片上下横梁，保证共同受力。为提高贝雷架的整体受力及加强贝雷架的稳固性，采用20cm 的槽钢连杆横桥向将贝雷架联结成整体，贝雷梁上下两层设两道连杆，连杆和贝雷梁用 U型卡连接固定。贝雷梁支架拼装图如下：5图 5.2.5-1 贝雷梁支架拼装图 5.2.6 I20 型钢模板分配梁设置预拱度

9、 贝雷梁上部铺设 13m 长 I20b 工字钢作为梁底分配横梁，根据贝雷梁结构的特点，分配梁纵桥向置于贝雷片竖杆及斜杆交叉点上，以保证贝雷片桁架节点受力。为确保箱梁现浇施工安全及质量，需对贝雷架进行重载试验以检验支架和贝雷架的承载能力和挠度值。通过模拟贝雷架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证贝雷架及其附属结构（模板、横梁、钢管支架等）的弹性变形，消除其非弹性变形。通过其规律来指导贝雷架施工中模板的预拱度值及其混凝土分层浇注的顺序，并据此基本评判施工的安全性。预压材料采用混凝土块，直接吊放到支架底模板上进行预压。支架预压荷载为支架所承受最大施工荷载的 110%。经过预压检测结果分析，跨中挠度为

10、42mm。5.2.7 箱梁施工 箱梁制作为木模体系，底板下方木为顺桥向布置，采用 1010cm 规格，方木间距25cm，梁体模板采用 15mm 厚竹胶板。混凝土的浇筑从跨中向两端对称分层施工，横桥向先底板两侧倒角，腹板中间、再腹板顶、最后顶板。当梁体混凝土强度达到设计强度的 80%且弹性模量达到设计要求后，即可进行初张拉。在梁体混凝土强度达到设计强度的 100%且弹性模量达 100%时，混凝土龄期满足 10d 方能进行终张拉。张拉时的强度要求以现场同条件养护混凝土试块的试压报告为准。6 材料和设备 6.1主要材料 表6.1-1主要材料明细表序号 名称 规格 单位 数量 备注 1 混凝土 C50

11、 m3 324.56 箱梁施工 2 钢筋 HRB400 t 62.6 箱梁施工 3 预应力钢绞线 15.20 t 9.9 箱梁施工 4 贝雷片 3m1.5m 2.5m1.5m、片 400 支撑体系 5 分配梁 I56a 型 根 2 支撑体系 6 分配梁 I20b 型 根 41 支撑体系 7 钢管柱 60916 根 8 支撑体系 8 柱脚预埋件 套 8 支撑体系 69 连接系 套 6 加固体系 6.2 主要设备 表 6.2-1 主要设备明细表 序号 设备名称 设备型号 单位 数量 备注 1 全站仪 莱卡 台 1 测量放样 2 水准仪 DZS3-1 台 1 测量放样 3 汽车吊 25t 台 2 吊

12、装钢管柱及贝雷片 4 电焊机 BX3-300 台 4 制梁钢筋加工 5 钢筋弯曲机 GW40 台 1 制梁钢筋加工 6 钢筋调直机 TQ4-14 台 1 制梁钢筋加工 7 钢筋切割机 GQ40 台 1 制梁钢筋加工 8 千斤顶 200t 台 4 箱梁张拉 9 振动棒 ZN-50 个 8 箱梁混凝土施工 7 质量控制 7.1 钢管柱、工字钢、预埋件、贝雷片等钢结构件进场时，须提供出厂合格证及相关质量证明材料。7.2 基础预埋件施工前，必须由测量人员放线，对基础预埋件轴线及标高认真复核，并对施工人员进行交底确保安装质量。7.3 钢管立柱安装时，采用全站仪并辅以线锤进行垂直度控制，其垂直度偏差不得大

13、于 L/1000。7.4 钢管支架在安装完成后须全面检查验收。7.5 为确保箱梁施工质量，通过预压模拟贝雷架在箱梁施工时的加载过程来分析、验证贝雷架及其附属结构（模板、横梁、钢管支架等）的弹性变形，消除其非弹性变形，确定箱梁预拱度。8 安全措施 8.1 大型机械使用前必须做好原地面的处理，对软弱地质必须进行换填并夯实处理，保持设备稳定，确保机械设备稳固，每个支腿下垫 80cm80cm20mm 的钢板。8.2 大型机械作业时执行一人一机盯控，并在现场设置防止侵界的警戒绳，大型机7械作业不得越过警戒绳作业。8.3 安装过程中，所有作业人员必须佩带安全帽、防滑鞋，高空作业人员应挂设安全带。8.4 贝

14、雷梁下落过程中，使用导向绳对两端进行捆绑对拉，防止在吊装过程中横向和纵向位移过大产生安全隐患。9 环保措施 9.1 加强对施工现场的管理，施工材料进场后，一律码放整齐，分类挂牌存放，进行标识。9.2 贝雷片组装场地按照施工需要进行场地硬化和临时便道的修筑，防止“晴天尘土飞扬，雨天泥浆漫地”的不良现象发生。9.3 施工中的施工垃圾和生活垃圾不得随意乱堆乱放，施工过程中及时外运统一处理。10 资源节约 本工法使用的钢管柱、贝雷梁等装配式材料，重复利用率高，拼装速度快，施工时间短，大大减少了劳力投入且有效的提高了施工效率，降低了材料消耗，避免材料浪费，节约资源。11 效益分析 11.1 本工法采用钢

15、管柱双层贝雷梁支架体系，安全优质完成上跨既有构筑物现浇简支箱梁的施工。由于受到空间限制，无法进行预制架设、移动模架法以及满堂支架法进行施工。该工法的成功研究与应用，为今后类似工程的设计、施工和业主决策提供了经验和借鉴依据。11.2 本工法采用钢管柱双层贝雷梁支架体系，经过方案的多次优化，钢管立柱每排由 5 根精减到 4 根；采用加强型贝雷片并进行横向连接加固，贝雷梁由初期设计的 34榀精减到 20 榀。一方面贝雷梁自重减轻，安全风险降低；另一方面钢管柱贝雷梁材料的精减，降低了施工成本，节约 16 万元。11.3 本工法采用钢箱柱加强型贝雷梁支架体系，大部分采用吊装施工，大大减少了劳力投入，施工

16、时间短，且有效的提高了施工效率，缩短工期 7 天，没有发生任何安全质量事故。812 应用实例 大西客专皇后园跨原太高速公路特大桥，全长 6106.47m。梁部采用后张法预应力混凝土简支箱梁，梁长 32.6m，梁高 3.05m，底宽 5.5m，顶宽 12m。由于部分区段临近石太客专施工受到空间限制无法预制架设，此段箱梁采用原位支架现浇施工，其中皇后园特大桥 161#墩-162#墩现浇梁上跨新店混凝土公路桥（桥宽 19.5m），无法在公路桥上搭设支撑体系。为确保箱梁质量及施工安全，故皇后园特大桥 161#墩-162#墩简支箱梁采用钢管立柱加双层贝雷梁的现浇支架法施工。此孔箱梁于 2017 年 6 月 10 日开工建设，至 2017 年 7 月 13 完工。通过对双层贝雷梁结构形式、施工工序进行深入研究，总结形成现浇简支箱梁采用钢管柱加双层贝雷梁施工方法，取得了良好的经济效益和社会效益，得到了业主、监理、太原局的一致好评。