xx下横梁施工案例分析

1、xx主塔下横梁施工技术实例分析王来摘要：本文以xx南岸主塔下横梁施工为例，施工中采用了较为少用的塔梁同步施工技术，详细阐述了横梁采用落地钢管贝类支架作为支撑的施工过程，尤其对支架竖直度的控制及如何快速安全地安装拆除做了详细的说明，工程实践证明，施工安全可靠，横梁施工质量优良，取得了良好的社会经济效益。关键词：xx 主塔下横梁 施工技术1. 引言随着我国经济的快速发展，在公路、铁路及市政建设中经常会遇到整体式现浇箱梁或者框架桥的问题，而支架是整体现浇梁施工过程中最主要支撑结构。支架的刚度、强度、疲劳和稳定性将直接影响桥梁的质量及施工安全性。目前，钢结构支架在铁路建设以及高速公路建设上应用比较广泛

2、。现浇箱梁、门式墩、框架桥所使用的支架通常采用满堂钢管支架、碗口式钢管支架、门型架支架和梁式支架等形式，在设计支架时，应该根据现场实际情况综合考虑选取合适的支架。结合xx实际在建工程情况，考虑到现场已有材料的周转使用，确定xx下横梁采用落地式钢管贝雷支架施工采用钢管贝雷支架法施工不仅施工简便、速度快，而且具有施工安全、操作简单等特点，能取得良好的效益。2. 工程背景2.1 工程概况xx南岸索塔下横梁采用等截面箱形断面，梁高8.00m，宽9.00m，顺桥向和高度方向壁厚均为1.00m，下横梁内共设四道0.80m厚隔墙。（下横梁构造如图1） 图1 下横梁构造图下横梁采用C50混凝土，混凝土总方量一

3、共为1090m3。下横梁内布置有52束22S15.2预应力，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚形式。2.2 工程特点1) 主塔下横梁与承台间高度大，高差达40m，如何保证立柱钢管的竖直度是工程的难点；2) 混凝土方量大，对支架的安全可靠是本工程的重点，需严格验算其强度、刚度、稳定性；3) 下横梁施工完成后，上塔柱施工与支架拆除属于交叉作业，如何快速、安全的拆除支架是工程的重点；4) 支架安装、拆除均属于高空作业，施工过程中安全控制是本工程的难点；5) 塔梁同步作为一种新的施工方法，可供借鉴的经验较少，桥梁成桥后的状态是值得关注的。2.3 主要施工方法下横梁采用钢管贝类作为支承架，混凝土

4、分2层浇筑完成，每层浇筑高度为4.0m，相应位置处第10、11节段塔柱与下横梁同步施工。塔梁同时施工，将施工人员、机械合理安排，与非同步施工相比，同步施工缩短的工期是十分明显的。塔柱第9节段混凝土浇筑完成，拆掉塔柱内侧面液压爬模，并对另三侧液压爬模面进行端头封闭，保证液压爬模成全封闭施工状态。3. 下横梁支架设计与施工3.1 下横梁支架设计下横梁支架主要由钢管立柱、柱间平联、附墙平联、直板牛腿、卸落砂筒、柱脚结构、型钢主横梁、贝雷梁、分配梁及木模板等组成，支架布置形式详见下横梁支架布置图2。图2 下横梁支架布置图3.1.1 细部组成与布置钢管立柱采用800×10mm钢管，纵桥向共3排

5、每排6根，钢管连接采用对焊焊接+加强板的方式，立柱之间竖向每隔10m设置一道水平联系，平联采用400×6mm钢管。钢管立柱之间间距为（6.06.05.06.06.0）m，横向排间距2×3.5=7.0m。承台横系梁顶埋设预埋钢板，上面支立立柱，立柱钢管顶安放卸落砂筒，贝雷梁通过2HN700型钢主横梁搁置在砂筒上，贝雷梁采用单层16排贝雷。贝雷梁上采用I14a型钢作为分配梁，间距60cm，在横隔板位置加密为25cm，分配梁上铺设方木和竹胶板，方木在腹板位置满铺、其余位置间距0.2m。3.1.2 支架验算为保证下横梁施工的安全性及经济性，必须对下横梁支架结构构件的强度、刚度、稳定

6、性进行验算，使其均符合有关规范标准要求。荷载计算按下横梁一次全部浇筑8.0m进行取值。下横梁支架结构计算通过有限元分析，采用Midas软件计算出主要构件的内力、应力和变形，再根据相关规范进行其强度和稳定性验算。由于支架验算内容较多，在此对其验算具体过程不予详细说明，仅对验算结果统计如表1所示。表 3 下横梁支架计算结果表项次结构名称应力应力强度设计值f（MPa）计算结果（MPa）安全系数k强度设计值fv（MPa）计算结果（MPa）k安全系数115mm竹胶板507.26.9210×10cm方木114.52.41.70.862.0314a分配梁21532.46.612560.52.14贝

7、雷主梁3152.8kN·m981kN·m3.2980.8kN947kN1.055根部受力架21558.84.6125245.26H700主横梁20567.43.012092.61.37立柱钢管2151591.35综合上述计算，下横梁支架强度、刚度均满足要求。3.2 支架施工在承台北侧场地完成钢管立柱、平联、纵联的加工制作，钢管基本分节长度取为12m，节间通过焊接连接，钢管之间设置平联、纵联。承台施工时，在承台横系梁顶准确预留锥形螺母。支架钢管安装前，将连接钢板通过锥形螺母固定于承台横系梁上,见承台横系梁预埋钢板图3。图3 承台横系梁预埋钢板图相应塔柱节段施工时，在内塔柱砼壁

8、准确预埋锥形螺母。支架平联钢管安装前，将连接钢板通过锥形螺母固定于塔柱砼壁上。采用此种方式预埋比传统的把钢板预埋在砼里具有以下几个优点：1) 平联支架拆除快，拆除时直接拎松套筒与紧固丝杆即可。2) 预埋钢板合理利用，支架拆除后钢板还可以用到其它施工部位。3) 塔柱外观修饰面积小，仅对四个预埋锥形螺母位置进行修补。图4 平联钢板预埋图施工预埋注意要点：1) 测量人员需精准放样出预埋件安装的中心位置及横桥向或者纵桥向任意两个预埋锥形螺母位置，根据施工预埋尺寸用直尺量取另外两个预埋锥形螺母位置，量取过程中需保证两条对角线相互垂直。2) 测量人员放完预埋中心位置后，现场技术人员均需用卷尺现场复核放样位

9、置及尺寸。3) 预埋件预埋钢筋需与承台系梁钢筋焊接牢固，锥形螺母需用透明胶带包裹封闭，防止混凝土浇筑过程中水泥浆流入锥形螺母。3.2.1 立柱钢管竖直度施工控制下横梁支架高达40m，如何保证立柱钢管的竖直度是本工程的难点。安装第一节钢管时进行平面位置与垂直度调整，在钢管底部焊接2个千斤顶临时支撑点，每台经纬仪控制1个千斤顶。采用千斤顶微调到位后，将钢管与底座钢板先点焊，后将环焊缝满焊，最后焊接钢管底部加劲板。吊立第二节钢管立柱，调整垂直度满足要求后再与第一节钢管焊接连接。竖直度施工控制措施：1) 安装第一节钢管时，现场配备两台经纬仪观测测量，两台经纬仪成90°观测布置，用两台仪器十字

10、丝的竖丝同时对立柱钢管垂直度进行调整控制，保证两台仪器十字丝的竖丝与立柱钢管壁平行。2) 待第一节钢管垂直度安装满足要求后，吊立第二节钢管立柱，同样用两台经纬仪观测测量，垂直度满足要求后再与第一节钢管对焊连接。第三节钢管立柱安装同样如此观测控制。3) 待所有钢管安装完成后，安放承重梁之前，测量人员均需用全站仪对每根钢管立柱中心位置及高程进行复核。通过测量观测数据可知，下横梁共立18根钢管立柱，钢管立柱垂直度最大偏差为2.1cm，最小垂直度偏差为8mm，均满足立柱钢管竖直度<1/1000，且绝对值不大于3cm的支架施工规范要求。钢管从上游到下游依次按A、B、C、D、E进行编号，按从小里程桩

11、号到到大里程桩号依次布置为横桥向第一排。 表2 下横梁支架垂直度观测结果 单位：mm编号布置ABCDEF横桥向第一排121017161411横桥向第二排102017152113横桥向第三排810151311113.2.2 下横梁支架施工安全可靠控制主塔下横梁与承台间高度大，高差达40m，支架安装、拆除均属于高空作业，施工过程中安全控制是本工程的难点。支架安装拆除均分三次进行。支架施工安全可靠控制措施：1) 支架荷载计算按下横梁一次全部浇筑8.0m进行取值，其强度、刚度均满足要求。2) 每节支架吊装前，支架均需在后场用角钢焊接操作平台，用16HPB235钢筋按步距为20cm在钢管壁上焊接施工爬梯

12、。第一节支架准确安装完成后，用木跳板铺设操作平台。第一层安装完成，挂好防坠网后再进行下一节钢管的吊装。图5安全防护布置图3) 柱脚底板厚度为16mm，焊脚尺寸8mm，焊缝饱满。钢管、预埋板和三角加劲板两两之间焊缝焊脚尺寸8mm，焊缝饱满，套筒与紧固丝杆链接长度不少于3.5cm。如前面图4所示。4) 平联钢管采用一端哈佛接头，哈佛接头与平联钢管搭接长度20cm。平联钢管哈佛接头与立柱钢管连接咬合紧密，哈佛接头之间焊缝焊脚尺寸7mm，焊缝饱满。图6 平联与立柱钢管焊接图5) 砂筒内外钢管封底钢板、砂筒外钢管三角形加劲板焊脚尺寸8mm，焊缝饱满。砂筒装砂要求干燥颗粒均匀，为2-5mm过筛中砂，5cm

13、分层夯实均匀。砂筒顶可采用钢板调整标高，标高精度（0.-5mm）。图7 砂筒外钢管三角形加劲图6) HN700截面尺寸、厚度、线型满足要求，主梁采用双拼间断焊，焊缝长度50mm、间距1m，焊脚平整，两双拼工字钢之间高差小于2mm。HN700对接接头翼板加强板厚30mm，腹板加强板厚14mm，焊脚尺寸12mm。主梁与砂筒（或调整钢板）电焊固定。图8 砂筒外钢管三角形加劲图7) 每片贝雷片不得有变形、损坏等，拼接后线型要顺直，销子连接到位且有弹簧销固定，花架、加强斜撑与贝雷要连接紧。贝雷片与主纵梁交接处用型钢固定，设置加强竖杆和上下弦杆顶紧。图9 贝雷安装施工图8) 下横梁距地面高度大、施工工期长

14、，为给下横梁施工提供足够的安全防护，将下横梁支架I14分配梁悬挑，在下横梁外侧搭设脚手管支架，既作为钢筋、模板、混凝土施工时的操作平台，又作为安全临边防护。图10下横梁施工操作平台图3.2.3 支架变形控制支架变形包括弹性变形和非弹性变形，为消除支架变形的影响，保证横梁混凝土的内在质量及外观线形，下横梁支架设计计算时其荷载按一次浇筑取值（即以下横梁全部荷载作为支架设计计算荷载），由于支架基础利用索塔承台的系梁，系梁传力至桩基，基础为刚性基础，固不考虑基础沉降引起的非弹性变形。在下横梁支架施工完成后不再对支架系统进行预压，而在施工中采取以下措施以减小支架非弹性变形和抵消支架弹性变形：1) 根据支

15、架结构形式及实践经验，分析支架系统弹性、非弹性变形因素，最终确定底模预拱值，对底模设置预拱度。底模安装时整体考虑支架塑性变形10mm，即底模整体提高10mm。同时根据支架弹性变形计算，底模安装时预留拱度，钢管柱顶部上台12mm，支架跨中3cm。混凝土按从跨中向两端的顺序进行浇筑。2) 配制和易性好、坍落度损失小、缓凝时间较长的混凝土，确保混凝土在初凝前浇筑完成。3) 选择温度变化小的时段进行混凝土浇筑，尽量减小环境温度对钢支架的影响。4) 第二层混凝土浇筑前，张拉第一层部分预应力，张拉力取设计张拉力的15%。在混凝土浇筑过程中，为了下横梁支架的安全性，要随时监测支架的挠度、变形，并密切注意支架

16、的受力情况和模板的受力情况，确保混凝土安全顺利浇筑完毕。横梁施工前测量初始值，底模底层浇筑完成观测一次，腹板浇筑1/3观测一次，腹板浇筑2/3观测一次，浇筑到4m观测一次。支架跨中理论计算最大变形值为3cm，混凝土浇筑完成后实测最大变形值为19mm。变形观测点A、B、C、D、E为索塔下横梁南侧由左向右布置，测点设置于工14a型钢分配梁上，各点间距约560cm，其中C点位于下横梁跨中位置。表3 下横梁支架变形观测结果序号测量时间测点编号测量值本次变形值累计变形值1测量初始值A271.923/B271.922/C271.935/D271.927/E271.924/2底板浇筑完成A271.9230.

17、0040.004B271.9220.0030.003C271.935-0.003-0.003D271.927-0.005-0.005E271.924-0.003-0.0033腹板浇筑1/3时A271.919-0.008-0.004B271.917-0.008-0.005C271.925-0.001-0.013D271.916-0.006-0.011E271.914-0.007-0.0104腹板浇筑2/3时A271.910-0.009-0.013B271.909-0.008-0.013C271.919-0.006-0.019D271.911-0.005-0.016E271.913-0.001-0

18、.0115砼浇筑到4m时A271.9120.0020.011B271.9100.001-0.012C271.9200.001-0.018D271.9110-0.016E271.9150.002-0.0094. 混凝土施工下横梁混凝土施工面积大、体积大，又包含有预应力孔道、塔柱等，在施工前需对有关人员进行详细技术交底。下横梁混凝土在拌和站集中拌和，在横梁上下游各安置一台布料机。采用两台座地泵泵送到下横梁浇筑点。下横梁混凝土浇筑采用斜向分段，水平分层施工方法。第一层浇筑时，从下横梁中间向两端分层浇筑；第二层浇筑时，从下横梁两端向中间分层浇筑。为保证砼的质量，要求砼配合比初凝时间不得小于15小时（混

19、凝土采用2台坐地泵输送，每点每小时按20m3,共需要15个小时左右。初凝时间必须满足当时的气温），并且早强，每步浇注的砼在支架挠度变形完成以后才开始初凝，同时保证每步砼在初凝时间以前浇完。下横梁与塔柱共长达35米，混凝土浇筑时靠人工来回接拆泵管布料根本保证不了在混凝土初凝前完成塔梁混凝土的浇筑，来回接拆泵管还得清洗泵管，混凝土质量没有保证（污水流入混凝土里），人工不料不均匀等问题。因此确定下横梁混凝土浇筑上下游各安放一台布料机来配合施工。下横梁外模加固完成，吊装双HN700型钢做为布料机支腿的安装加固，双HN700型钢用工14a型钢横向与对角方向都要连接加固，再用钢筋与塔柱主筋连接，布料机支腿与双HN700用钢板卡住。图11 下横梁布料机安置图5. 支架拆除为加快施工进度，不耽搁上塔柱施工，待下横梁混凝土施工完毕其待预应力施工完毕后，利用卷扬机与塔吊相配合进行下横梁支架拆除，支架拆除时间选定在上塔柱关模或者混凝土浇筑期间，尽量避开交叉作业