钢管贝雷梁支架在高速公路立交及施工栈桥中的应用

1、钢管贝雷梁支架在高速公路立交及施工栈桥中的应用【内容提要】随着我国高速公路及城市交通的快速发展，大型的互通立交桥也随之大量修建。传统的满堂式支架在跨越既有公路与铁路的施工中无法满足桥下正常的交通需要，采用钢管贝雷梁支架进行现浇梁砼施工，在保证桥下正常交通的同时，具有快速、经济的特点。另外，随着跨海及跨大河流域桥梁建设的增加，钢管贝雷梁支架在大型施工栈桥方面的应用也相当广泛。支架设计及计算是否合理，直接关系到桥梁的施工质量和安全，本桥支架设计根据桥梁跨陇海铁路及310国道通车需要，对支架各组成单元进行了全面验算。已完成梁体线形、高程均符合设计及规范要求，未出现任何安全及质量事故。【关键词】钢管贝

2、雷梁支架 立交及施工栈桥 应用1.工程概况该桥为我单位承建的连霍国道主干线天水至定西高速公路TD19合同段的定西北互通立交桥，具体桩号为SK329+195.15(XK329+128.82),立交采用喇叭形（B型），有A、D、E匝道桥三座，桥梁总长965.622m，需同时跨越陇海铁路及312国道。桥梁基础采用钻孔灌注桩基础，柱式墩身，上部构造为现浇预应力砼连续箱梁，单箱三室结构，跨越陇海铁路采用钢砼组合梁。具体桥跨布置为：A匝道桥： 16×25m+42m+5×30m；D匝道桥：2×20m+45m+4×30m；E匝道桥：17m+16.662m+45m+3&#

3、215;30m。预应力砼连续箱梁采用现浇法施工。现浇箱梁完工达到强度要求后，即进行钢箱梁的架设。1.1定西北互通立交平面位置图2支架设计及验算2.1支架设计现浇箱梁采用钢管贝雷片支架, 立柱采用273×4mm钢管制作,支架按桥面全宽+两侧各留1m施工通道搭设，立柱顶面用双I36b工字钢做横梁，横梁顶面铺设贝雷片，贝雷片采用国产型号（高1.5m，跨径3m），布置形式具体见图13。贝雷片顶面设置横向双12.6槽钢做分配梁，纵向间距60cm。为提高立柱稳定性，在立柱间采用10槽钢分别做横向、斜向支撑。考虑箱梁施工前支架调平和施工完毕后落架需要，在分配梁上设置碗扣式脚手架立杆，立杆与分配梁采

4、用焊接连接，立杆上安放顶托，顶托上铺设纵向方木，间距为0.875m，截面为15×15cm，纵向方木上铺横向方木，间距为30cm，截面10cm×10cm。翼缘板下横向铺设15cm×15cm方木，间距30cm，纵向采用6cm×9cm方木，间距20cm。横向方木上铺设底模，底模采用1.2cm厚竹胶板。梁侧模、内模及端模均采用1.2cm厚竹胶板，并用6cm×9cm方木做加劲肋，间距30cm。考虑现场实际情况，我标段根据桥梁墩柱高度调整支架布置形式，当墩高h>12.2时，在钢管贝雷梁上搭设钢管脚手架； h<12.2时，支架采用钢管贝雷梁支架。

5、2.2支架布置图1-32.3结构检算施工过程箱梁横向上最大应力集中区域是腹板底部；箱梁纵向上最大的受力区域是梁端部，为安全考虑，所有荷载验算均按最大处进行验算。经比较计算，计算模型采用A匝道7号桥，其它桥梁支架按实际情况进行调整。A匝道7号桥布置为5-30m现浇等截面预应力砼箱梁，梁高1.8m，顶板宽15.5m，底板宽10.5m，单箱三室结构，底板厚0.2m，顶板厚0.22m，腹板厚0.4m、0.35m，中横隔梁厚0.2m。荷载组合、新浇筑钢筋混凝土重：26×1.8=46.8 KN/ m2；、模板及支架自重：取 2.0KN/ m2;、施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载：2

6、.4 KN/ m2;、振捣混凝土产生的荷载2 KN/ m2;、其它临时荷载如风、雨雪荷载等不予考虑.顶层横向方木强度及刚度验算顶层方木采用落叶松材质，截面尺寸为10×10cm，纵向间距30cm，跨径87.5cm。按三跨连续梁计算,计算采用公式：弯曲强度=ql12/10w抗弯刚度f= ql14/150EI 式中：q=(46.8+2.4+2+2)×0.30=15.96KN/ml1=0.875mW=bh2/6=100×1002/6=166667mm3I=bh3 /12=100×1003/12=8333333mm4弯曲强度=15.96×8752/（10

7、×166667）=7.4MPa<14.5MPa抗弯刚度f=ql14/150EI=15.96×8754/（150×11×103×8333333）=0.7mm<2.2mm（L/400=875/400=2.2）根据计算结果，顶层横向方木满足要求。底层纵向方木强度及刚度验算纵向方木采用落叶松材质，截面尺寸为15×15cm，跨径60cm，横向间距间距87.5cm，则由顶层方木传递的集中力F=53.2×0.3×0.875=13.965KN;Mmax=0.267Fl=0.267×13.965×0.

8、6=2.24KN·m;E=11×103MPa;W=bh2/6=150×1502/6=562500mm3;I=bh3 /12=150×1503/12=42187500mm4;弯曲强度= Mmax/W=2.24×106/562500=3.98 MPa <14.5MPa挠度f=1.883FL2/100EI=1.883×13.965×103×6002/（100×11×103×42187500）=2.0×10-4 mm<1.5 (桥梁施工规范规定L/400即600/400=

9、1.5mm)根据计算结果，底层纵向方木满足要求.顶托立杆（钢管支架立杆）强度计算顶托立杆采用48×3.0mm钢管，立杆横向间距0.875m，纵向间距0.6m，因此每平米内有立杆1/（0.875×0.6）=1.9根。则每根立杆承受的轴向压力为N=（46.8+2+2.4+2）/1.9=28.0KN顶托立杆长度设计为0.6m，所以=l/i=600/15.78=38<100查表得=1.02-0.55(+20)/100) 2=0.835，根据桥梁施工规范，压杆取1.3倍安全系数则立杆允许压力N为：N= A/K=0.835×424×10-6×140&

10、#215;106/1.3=38.1KN>28.0KN根据计算结果，立杆强度满足要求。分配梁12.6槽钢强度计算顶托立杆下采用双12.6槽钢做分配梁，双槽钢并排焊接成整体， 并与顶托立杆底端焊接牢固。纵向布置间距60cm，底板下和翼缘板下跨径均为1.75m.1荷载底板下： q1=（46.8+2+2.4+2）×0.6=31.92KN/m；翼缘板下:q2=（26×0.4+2+2.4+2）×0.6=10.08KN/m;查表得：W =61700mm3 ; I=3885000 mm4.2最大弯矩Max底板下： Mmax=q1l2/8=31.92×1.752/8

11、=12.22KNm翼缘板下；Mmax=q2l2/8 =10.08×1.752/8=3.86KNm.3弯曲强度底板下：=Mmax/W=12.22×106/(2×61700)=99.0MPa<145MPa翼缘板下：=Mmax/W=3.86×106/(2×61700)=31.3MPa<145MPa.4最大挠度fmax底板下fmax=5q1l14/(2×384EI)=5×31.92×(1.75×103)4/(2×384×2.1×105×3885000)=2.4m

12、m<4.4mm(1750/400)翼缘板下fmax=5q2l24/(2×384EI)=5×10.08×(1.75×103)4/(2×384×2.1×105×3885000)=0.76mm<4.4mm(1750/400)根据计算结果，分配梁强度满足要求.贝雷片承载力计算单片贝雷片容许荷载M=975.0KNM；贝雷片单孔最大计算跨径14.0m;荷载q=1.3×（(26×0.6×10.5+26×0.275×5)+(2+2.4+2)×15.5）=388

13、.4KN/m ；（取1.3倍安全系数）;则贝雷梁纵向最大弯矩：Mmax=q1l2/8=388.4×14.002/8=9515.2KNm；则9515.2/975 =9.8；最大挠度fmax=5q1l4/384EI=5×388.4×140004/(384×2.1×105×2505000000)=369.3mm则369.3/35=10.6；(35为规范允许挠度，L/400=30)根据计算结果和结构特点，横向布设11片贝雷片，布置形式见图2、图3.工字钢横梁强度计算贝雷片下采用双I36b工字钢做横梁，双工字钢并排焊接成整体.荷载 q=1.3&

14、#215;（26×0.6+2+2.4+2）×14=400.4KN/m(取1.3倍安全系数)；l=1.75m查表得：W =920800mm3 ； I=165740000 mm4最大弯矩Mmax=ql2/8=400.4×1.752/8=153.3KNm弯曲强度=Mmax/W=153.3×106/(2×920800)=83.3MPa<145MPa最大挠度fmax=5q1l14/(2×384EI)=5×400.4×(1.75×103)4/(2×384×2.1×105×

15、165740000)=0.7mm<4.4mm(1750/400)根据计算结果，工字钢横梁强度满足要求.立柱的刚度计算.1回转半径rr=sqrt（D2+d2）/4=sqrt（27.32+26.52）/4=9.51cm;式中：D钢管外径 d钢管内径 .2长细比=uL/r=1×950/9.51=100P=102，刚度满足要求.式中：u杆件长度系数，取u=1.0 ;L杆件几何长度，取L=950cm;受压杆件允许长细比，取102.3临界应力验算从结构形式考虑，中间两排立柱承受轴向力最大，经计算Pmax= 3592.2KN;由于<102（压杆柔度界限值P）,根据欧拉公式计算钢管临界应

16、力FcrFcr=2EI/(uL)2=3.142×2.1×105×30582482/(1.0×9500)2=702.3KN式中：E：刚才弹性模量，取2.1×105MPa; I:钢管对于中心的惯性矩，按式（D4-d4）/64 u L：钢管立柱相当长度，u取1.0,L取9500mm1.5×3592.2/702.3=7.7，中间支墩横向布设钢管9根(取1.5倍安全系数);1.5×3592.2/2/702.3=3.8， 考虑施工安全及便捷，端部仍布设钢管9根(取1.5倍安全系数)。则每根立柱承受轴向力为：3592.2/9=399.1K

17、N<702.3KN3592.2/2/9=199.6KN<702.3KN 根据计算结果，立柱钢管强度满足要求.地基承载力验算及地基处理.1地基承载力经计算立柱承受最大荷载Qmax=4105KN单柱下最大荷载荷载为：4105/9=456.1KN。钢管柱下铺设C25钢筋砼垫块，截面形式为倒梯形，顶面尺寸为60cm×120cm，底面尺寸为：120cm×150cm,高80cm。则基底应力为N=456.1KN/1.8m2=253.4KPa.2地基处理由于黄土地区多陷穴，支架基础施工前，对基坑位置进行冲击碾压，增加基底密实度的同时，检验是否有陷穴.然后填筑1.0m砂砾，碾压密实后在其上满铺枕木.支架预压支架搭设完毕，按设计要求对支架进行等载预压，以消除支架的非弹性变形，预压期为28h。预压期间在桥梁底板设置沉降观测点，以确定桥梁支架在施工过程中所产生的弹性变形和消除支架的非弹性变形。具体布置如图。3桥梁施工照片定西北互通立交钢管贝雷梁支架施工定西北互通立交已完工桥梁定西北互通立交已完工桥梁4总结本桥支架在设计过程中，为确保后续施工各部件组装程序化，支架各