钢管支架法在悬灌梁0号块施工中的应用

陈 中 海

(中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川 成都 610000)



钢管支架法在悬灌梁0号块施工中的应用

陈 中 海

(中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川 成都 610000)

结合荆江分蓄洪区特大桥第133联悬臂灌注变截面预应力连续箱梁0号块的施工实践，介绍了采用钢管支架法施工0号块的设计与搭设过程，并通过有限元软件，计算得出钢管支架系统的位移、应力及应变指标，从而评价支架系统的安全性。

悬臂灌注，钢管支架，受力检算

1 工程概述

荆江分蓄洪区特大桥在第133联跨越虎西大堤，上部结构采用(35+60+35)m大跨度变截面预应力混凝土连续梁。箱梁根部高3.5 m，跨中梁高2.0 m，梁顶板宽12.75 m，底板宽6 m；采用实心矩形墩(高6.5 m)，独立矩形承台及钻孔灌注桩基础。

本桥0号块全长11 m，由于主桥实心墩较矮，且处于陆地上，因此对于0号块施工期间的承重结构，拟选用钢管型钢支架作为承重0号块的基础临时结构。0号块钢管支架分为两部分，一部分为横桥向支架，另一部分为顺桥向支架，其支架布置见图1。

2 支架施工

2.1 支架设计

0号块底板下的钢管承担了除临时支墩外的大部分混凝土荷载，钢管柱规格为φ630×8，由于承台尺寸有限，因此沿纵桥向对称每侧除了两根钢管柱位于承台上以外，还有两根钢管柱立于天然地基上，每侧钢管柱的纵桥向间距为3.3 m，并且钢管柱的纵桥向中心连线基本与箱梁腹板的中心线投影重合，从而保证钢管柱所受偏心弯矩的最小化，钢管柱的横桥向间距为5.35 m，相邻钢管柱之间设置[14的型钢剪刀撑和联系横梁；钢管柱上布置双拼Ⅰ45a的分配横梁，考虑到工作平台的需要，分配横梁向0号块的水平投影外边界线外挑0.7 m，分配横梁与钢管柱之间采用焊接；然后在分配横梁上铺设Ⅰ20a的承重纵梁，除中间两根纵梁间距0.55 m以外，底板下的纵梁间距均为0.4 m，以保证荷载分布均匀，考虑施工平台，纵梁外挑1 m，最后在纵梁上设置调坡装置及模板。

0号块翼缘较宽(3.375 m)，拟在每侧翼缘板下方设置两根钢管柱，钢管柱中心距离翼缘板外边缘投影约1.3 m，钢管柱上布置双拼Ⅰ45a的分配横梁，分配横梁与钢管柱焊接，然后在分配横梁上设置贯通的Ⅰ20a的承重纵梁，纵梁间距为0.7 m和1.2 m，最后在Ⅰ20a的承重纵梁上搭设翼缘板型钢支架，翼缘板型钢支架的纵向间距为1.2 m，一般型钢支架的立柱采用Ⅰ20a，剪刀撑及横向系梁采用[14型钢，最后铺设翼缘及腹板的外侧模板。

钢管柱与承台之间通过预埋件进行焊接，而承台外侧的钢管柱，则需要施作混凝土小基础，根据地质资料显示，在原地表下2.1 m处的地基承载力达到350 kPa，因此，原位地层的地基承载力大，能满足钢管桩的基础承载力要求，不需要特殊处理，直接在承台底同一高程的地层上施作混凝土小基础即可。

2.2 钢管支架受力计算

钢管支架虽然为临时结构，但它是0号块施工的平台，承受大部分浇筑0号块重量和施工荷载，它的变形大小对0号块立模标高起着决定性的作用，所以一方面要保证托架在施工期间具有足够的安全性，同时要控制钢管支架的变形，保证0号块施工的顺利完成。本0号块钢管支架计算平台采用大型通用有限元软件ANSYS，支架采用Beam3,Beam4模拟，整体0号块采用Solid45实体单元进行模拟。

2.2.1 钢管支撑上的Ⅰ45双拼横梁计算

根据支架设计图可以得出靠近墩身的横梁受力最大，处于最不利状态，因此可取该梁作为分析对象。根据纵梁的受力，并考虑1.2倍的堆载预压荷载，取双拼横梁的荷载为q=191 kN/m。

经过有限元计算，横梁的最大弯矩为459.4 kN·m，最大应力为160 MPa，最大剪力为515.2 kN，最大剪应力为25.3 MPa，因此应力状态满足要求。横梁的最大竖向位移为3 mm，发生在跨中位置，位移满足要求。

2.2.2 φ630×8钢管支架计算

计算结果如图2～图4所示。

经过有限元计算，钢管支架的最大轴力为392.1 kN，最大弯矩为1.723 kN·m，最大剪力为0.53 kN，用于加强联系的[14型钢剪刀撑的内力很小，基本可以忽略。钢管支架的最大压应力σmax1=25.3 MPa。从图4可以看出钢管支架的最大竖向位移为0.5 mm，发生在箱梁底下的钢管支撑底部，满足要求。

通过对荆江分蓄洪区特大桥第133联箱梁0号块钢管支架主要构件Ⅰ45双拼主横梁和支架钢管进行力学分析计算，结果显示该设计钢管支架的强度和刚度均能满足相关要求，并具有一定的安全系数，故施工钢管支架整体结构是安全可靠的。

2.3 支架预压

预压在0号块已安装好的底模上进行，最大荷载按照设计荷载(包括施工荷载)的1.2倍进行，采用堆载混凝土块和砂袋的方法对钢管支架进行分段分级预压，并观测其变形和沉降。预压的目的主要有三方面：1)消除钢管支架的非弹性变形，确定弹性变

形；2)检验钢管支架的承载能力；3)根据预压数据，发现钢管支架设计中及加工中的不足，及时予以改进及完善。

3 结语

在该连续梁0号块施工过程中，通过采用钢管支架支撑系统，已安全可靠的完成了0号块的施工。目前，该桥已顺利合龙，混凝土强度合格，外观质量良好，采用钢管支架法施工0号块达到了预期的目的，对后续同类型的桥梁施工具有一定的借鉴作用。

[1] 韩永红.京九铁路立交桥墩顶现浇段支架搭设方案[J].公路，2001(7)：40-41.

[2] 艾占祥.珠江特大桥主桥大跨度连续刚构的施工[J].桥梁建设,2005(6):63.

[3] 翁卫军，李良清，苏在林.李子沟大桥主跨悬臂梁施工技术[J].铁道标准设计，2000(8):10-11.

[4] 刘锐浩.软土地基现浇连续箱梁满堂红支架预压施工[J].铁道标准设计，2003(10):55-56.

[5] 艾占祥.仁义河特大桥主桥施工技术[J].桥梁建设，2003(2):107-108.

The application of steel pipe support method in cantilever pouring girder No.0 block construction

Chen Zhonghai

(TheFourthEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway23thGroup,Chengdu610000,China)

Combining with the construction practice of No.133 cantilever pouring girder variable cross-section pre-stressed continuous box girder No.0 block of Jingjiang flood diversion area large bridge, this paper introduced the design and build process adoption steel pipe support construction of No.0 block, and through the finite element software calculated the displacement, stress and strain index of steel pipe support system, to evaluate the safety of support system.

cantilever pouring, steel pipe support, stress checking

1009-6825(2016)11-0179-02

2016-02-02

陈中海(1983- )，男，工程师

U445

A