大管径钢管立柱组合支架施工工法青岛城建集团有限公司第七工程公司徐学乐、程文政摘要：湾底疏港路高架工程施工四标段系青岛城建集团有限公司承建的大型桥梁工程，针对施工现场实际情况，位于河道内的33#桥采用了大管径钢管立柱和贝雷梁组合支架施工方法。

本工法对大管径钢管立柱和贝雷梁组合支架施工工艺、施工方法、质量控制、力学计算等做了详细阐述，同时本工程33#桥采用本工法施工，取得了令人满意的效果。

关键词：施工工艺；质量控制；钢管立柱；贝雷梁；力学计算前言现浇预应力混凝土箱梁施工中，支架是否安全可靠是保证施工安全的前提。

目前城市桥梁施工中采用较多的是碗扣满堂支架施工方法，具有施工简便、速度快、整体稳定性较好等特点。

但随着城市城镇化进程的加快，现有道路及部分高架桥梁已不能满足当前日益繁重的交通运输需求，城市桥梁施工环境越来越复杂，跨河、沿海、跨路施工已成常态，单纯的碗扣满堂支架施工方法已无法满足桥梁支架施工要求，而大管径钢管立柱和贝雷梁组合支架施工方法恰好能满足复杂施工环境下桥梁支架的施工要求，且具有较好的效果。

1、工法特点本工法以湾底疏港路高架工程施工四标段为例介绍现浇混凝土箱梁大管径钢管立柱和贝雷梁组合支架施工方法。

．该支架体系结构简单，力学性能优越，施工方便，实用性强，尤其在特殊地质条件和交通条件下具有广泛的应用前景，且不受雨季、汛期等的影响，具有满堂碗扣支架所不具备的优势，在一定条件下具有推广使用价值。

2、适用范围本工法广泛适用于现浇预应力砼箱梁支架施工，尤其适用于沿海或河道淤泥地质、受汛期水流影响较大的河道内、城市交通跨线施工等条件，具有较高的竖向承载能力、抵御变形能力以及整体稳定性。

湾底疏港路高架工程施工四标段33#桥箱梁支架施工使用本工法取得了良好的效果。

3、工艺原理大管径钢管立柱和贝雷梁组合支架主要采用直径DN300mm以上钢管作为支架竖向支撑，采用槽钢作为斜向支撑，钢管立柱顶端使用工字钢或H型钢作为横向连系梁，其上架设贝雷梁，形成一个强度、刚度和稳定性皆满足箱梁砼施工过程中各种荷载的受力要求的支架体系。

该支架体系通过贝雷梁、横向连系梁（工字钢或H型钢）、钢管立柱依次从上到下将箱梁荷载传递至地基上，最终都是以基岩作为最终持力层或以摩擦桩的桩身与周围土体的摩擦力抵消竖向荷载。

该体系与地基之间的结合方式有两种：一种是钢管立柱通过法兰立于条形砼基础上，条形基础直接坐落于强风化岩层或现状道路等稳定地层上，以强风化基岩或现状道路作为持力层。

该种方法适用于河道或沿海以及跨路施工，条形基础开挖深度不大、一般小于3m即可见岩，或不需开挖可直接施工的情况，施工简单、快捷，且地基承载力好，支架稳定性高。

另一种是钢管立柱直接以钢管桩形式通过沉桩设备沉入岩层中，直接将荷载通过同时注意沉入桩的埋置深该种方法应加强沉桩的质量控制，钢管桩传到基岩上。

．即大管径钢管立柱和本工程使用的是第一种形式，度，注意桩身的稳定性计算。

贝雷梁组合支架通过条形基础传递荷载。

4、施工工艺流程及操作要点4.1 施工工艺流程4.1大管径钢管立柱组合支架施工工序流程如图条形基础施工←钢管立柱与条基连接安装钢管立柱立柱之间连接→←立柱墩身连接←标高调节工字钢横向传力分配梁安装作立柱对横梁限位→←贝雷梁与横梁连接贝雷梁主力桁架分组拼装、吊装←贝雷梁之间连接工字钢分配梁的安装及预拱度调整模板、支架、钢筋、混凝土等工程支架拆除4.2操作要点4.2.1支架结构现浇混凝土箱梁一般采用木模板或整体钢模板结构，下部支架采用钢管立柱贝雷梁配合碗口满堂式脚手架为主要承重结构。

箱梁结构纵断面、横断面如图4.2.1—1及图4.2.1—2所示。

4.2.2条形基础施工基础采用C30钢筋砼（配筋率按照10kg/m3），每条基础长度根据桥投影面积外延施工面设置，也可利用墩柱扩大基础为支架基础，基础预埋件采用100×100×12mm厚钢板及高强螺栓，螺栓需与条基钢筋焊接牢靠。

4.2.3支架搭设（1）钢管立柱钢管立柱选用Φ529mm钢管，壁厚8mm，两端采用直径80×2cm钢板焊接为法兰盘，并设牛腿，分节在场地加工，采用汽车吊机安装，节高根据墩柱净空进行调节，钢管立柱之间用［12型槽钢设置交叉连接，以增加稳定性。

预埋件接触部分进行焊接，焊接过程中需严格控制焊接质量，焊缝不得大于3mm且不得出现裂纹、焊瘤、气孔、咬边、夹渣、电弧擦伤等问题，钢管立柱施工时需注意立柱垂直度。

（2）传力分配梁采用2根14m的I14aH型钢，中间采用焊接联接，焊接长度不小于20cm，对应钢管支墩处要加强焊接，焊接长度不小于60cm，在场地加工，吊机安装。

H型钢中心与钢管立柱中心必须重合。

（3）贝雷梁桁架施工贝雷梁桁架采用单层14排贝雷梁，每排单层为一组在场地拼装，吊机依次横向自左往右（自右往左）吊装，先吊装三组安放在支架中间，而后再依次按规定从左往右（从右往左）位置安装就位。

施工时先拼装单层贝雷片，排好间距后再安装支撑架，将两排贝雷片连接成整体，单排贝雷片拼装时先铺设好下弦杆，再将贝雷片采用吊机就位后插上插销，锁下弦杆与贝雷片间的连接螺栓。

贝雷梁及其连接件的连接螺栓要拧紧，防止因螺栓松动降低结构物的使用强度。

．贝雷梁与H型钢传力分配梁用U型卡连接，贝雷梁之间除标准连接件外，用槽钢横向联接，贝雷端部与墩身的缝隙必须用方木全部卡死。

（4）分配梁H型钢分配一般为6m，在场地加工进行接长，采用吊机安装，从中间往两边排放，人工就位。

（5）支架预压支架搭设完成、底模安装后，对支架及钢管立柱进行预压。

预压的目的是检测支架自身的强度、刚度和稳定性，消除支架搭设的非弹性形变，检测支架承载预压后卸落的沉降量，测算施工荷载时的弹性变形，计算预拱度。

（6）预拱度计算现浇混凝土箱梁预拱度主要由两方面组成：设计预拱度+支架变形值=施工预拱度支架变形值通过预压来确定：设计预拱度=精活载挠度+理论计算跨中反拱值-扣除自重影响后预应力产生的上拱度-计算残余徐变拱度值在箱梁混凝土实际施工时，需继续对支架进行变形观测，观测持续到桥梁变形基本稳定，得出更精确的变形值，在后续施工中作为指导施工。

4.2.4贝雷架稳定计算（以湾底疏港路高架工程施工四标段33#桥为例）：箱梁总砼方量为2577m3，即6184.8t；普通钢筋为：395.696t；预应力钢筋为：115.596t。

故自重荷载为6696.092×9.8=65621.702KN。

33#桥箱梁跨河道部分钢柱横向间距为3.5m,纵向分别在横梁处、跨中处设置两排钢柱，跨度分别为4.9m,10.1m,12.6m。

最大跨度为12.6m，因此以12.6m 跨度为例进行验算。

支架宽度为28m,该段砼方量为250m3，面积为12.6×28=353m2。

1、荷载计算（1）新浇筑砼自重a 、砼密度：26KN/m3(包括砼、钢筋和钢绞线等)。

【参照《路桥施工计算手册》P172】b、箱梁砼：V=250m3，G=250×26=6500KN。

c、箱梁支架面积：A=12.6*28=353 m2砼自重产生荷载：Q1=G/A =6500/353=18.5KN/m2支架自重荷载Q2=（16.48kg+13.34kg+3.63kg×2×5+8.31kg×2）/0.81m2=102.148kg/m2，即1.02KN/m2。

考虑到纵横向剪刀撑、水平剪刀撑及防护栏杆等，支架容重荷载乘以1.2的系数，即．Q2=1.02KN/m2×1.2=1.224KN/m2。

【贝雷梁上满堂支架总高度为5.5m-6m，立杆高度按3m+2.4m组合考虑，根据JTJ166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》，每个0.9*0.9单元格包含1根LG-300（16.48kg/根）、1根LG-240（13.34kg/根）、2根0.9m横杆共5层（3.63kg/根）、2个KTC-60（8.31kg/个）。

】模板自重（含竹胶板、方木）荷载纵向方木10*15@0.9m，横向方木10*10@0.25m，竹胶板厚1.2cm，则每平米模板（含竹胶板、方木）容重：Q3=[（0.1m*0.15m*2*0.9m）/0.81m2+（0.1m*0.1m*4*1m）]×8KN/m3+0.112KN/m2=0.587KN/m2+0.112KN/m2=0.7KN/m2【方木容重根据《路桥施工计算手册》取值按较高值8KN/m3计，竹胶板荷载取0.112KN/m2。

】（4）施工荷载：Q4=1KN/m2（5）振捣时产生的荷载：Q5=2KN/m2（6）倾倒砼时产生的冲击荷载：Q6=2.0KN/m2（7）风荷载：ωk=0.7μsμzω0计算时荷载分项系数按永久荷载1.2、可变荷载1.4进行选用。

2、钢结构自重荷载（1）贝雷梁重量贝雷架梁长12.6m，高1.5m，贝雷架理论重量：288 Kg/片/3m=96kg/m。

贝雷架顺桥向搭设，横桥向间距为0.9m，共设32排。

G1贝雷=32排*12.6m/排*96Kg/m=38707.2kg =39t型钢重量H）立柱上2（．H型钢采用单排，理论重量：151kg/mG2=28×151×2=8456kg=8.456tΦ529mm钢管重量Φ529mm钢管壁厚8mm，高9m,间距3.5m,每跨数量共16根，理论重量：102.08Kg/m。

G3钢柱=9m×102.08Kg/m×16根=14699.52kg=14.7t钢结构总重：G=G1+G2+G3=39+8.456+14.7=62.2t，即622KN。

由此，可求得每平方米钢结构自重荷载：Q7=622/（12.6×28）=1.76KN/m2箱梁荷载控制值qK＝（Q1+Q2+Q3+Q7）×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4＝（18.5+1.224+0.7+1.76）×1.2＋（1+2+2）×1.4 ＝33.6KN/m23、钢结构梁、柱强度计算（1）贝雷梁内力计算（按简支梁模型）①单片贝雷梁的技术指标和力学性能弹性模量E=2.1×105MPa；截面惯性矩Ix=2.50497×109mm4；截面抵抗矩（截面模量）W=3.5785×106mm3；容许弯矩[M］=788.2KN.m（单排单层）；容许剪力［Q］=245.2KN（单排单层）；容许弯曲应力[σw］=210MPa；。

=120MPa容许剪应力［τ］【贝雷片为16Mn钢，上述参数见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）》及《装配式公路钢桥多用途使用手册》】②1组（双排单层）贝雷梁总荷载q={[Q1+Q2+Q3+G1×10/（12.6×28）]×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4}×0.9={[18.5+1.224+0.7+39×10/（12.6×28）]×1.2＋（1+2+2）×1.4}×0.9=32.8KN/m2×0.9m=29.52KN/m③贝雷梁最大弯矩计算Mmax=qL2/8=29.52×12.62/8=585.8KN.m＜2[M］=2×788.2KN.m=1576.4KN.m，故最大弯矩满足要求。