鋼管支架法在懸灌梁0號塊施工中的應用

陳 中 海

(中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川 成都 610000)

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鋼管支架法在懸灌梁0號塊施工中的應用

陳 中 海

(中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川 成都 610000)

結合荊江分蓄洪區特大橋第133聯懸臂灌注變截面預應力連續箱梁0號塊的施工實踐，介紹了采用鋼管支架法施工0號塊的設計與搭設過程，并通過有限元軟件，計算得出鋼管支架系統的位移、應力及應變指標，從而評價支架系統的安全性。

懸臂灌注，鋼管支架，受力檢算

1 工程概述

荊江分蓄洪區特大橋在第133聯跨越虎西大堤，上部結構采用(35+60+35)m大跨度變截面預應力混凝土連續梁。箱梁根部高3.5 m，跨中梁高2.0 m，梁頂板寬12.75 m，底板寬6 m；采用實心矩形墩(高6.5 m)，獨立矩形承臺及鉆孔灌注樁基礎。

本橋0號塊全長11 m，由于主橋實心墩較矮，且處于陸地上，因此對于0號塊施工期間的承重結構，擬選用鋼管型鋼支架作為承重0號塊的基礎臨時結構。0號塊鋼管支架分為兩部分，一部分為橫橋向支架，另一部分為順橋向支架，其支架布置見圖1。

2 支架施工

2.1 支架設計

0號塊底板下的鋼管承擔了除臨時支墩外的大部分混凝土荷載，鋼管柱規格為φ630×8，由于承臺尺寸有限，因此沿縱橋向對稱每側除了兩根鋼管柱位于承臺上以外，還有兩根鋼管柱立于天然地基上，每側鋼管柱的縱橋向間距為3.3 m，并且鋼管柱的縱橋向中心連線基本與箱梁腹板的中心線投影重合，從而保證鋼管柱所受偏心彎矩的最小化，鋼管柱的橫橋向間距為5.35 m，相鄰鋼管柱之間設置[14的型鋼剪刀撐和聯系橫梁；鋼管柱上布置雙拼Ⅰ45a的分配橫梁，考慮到工作平臺的需要，分配橫梁向0號塊的水平投影外邊界線外挑0.7 m，分配橫梁與鋼管柱之間采用焊接；然后在分配橫梁上鋪設Ⅰ20a的承重縱梁，除中間兩根縱梁間距0.55 m以外，底板下的縱梁間距均為0.4 m，以保證荷載分布均勻，考慮施工平臺，縱梁外挑1 m，最后在縱梁上設置調坡裝置及模板。

0號塊翼緣較寬(3.375 m)，擬在每側翼緣板下方設置兩根鋼管柱，鋼管柱中心距離翼緣板外邊緣投影約1.3 m，鋼管柱上布置雙拼Ⅰ45a的分配橫梁，分配橫梁與鋼管柱焊接，然后在分配橫梁上設置貫通的Ⅰ20a的承重縱梁，縱梁間距為0.7 m和1.2 m，最后在Ⅰ20a的承重縱梁上搭設翼緣板型鋼支架，翼緣板型鋼支架的縱向間距為1.2 m，一般型鋼支架的立柱采用Ⅰ20a，剪刀撐及橫向系梁采用[14型鋼，最后鋪設翼緣及腹板的外側模板。

鋼管柱與承臺之間通過預埋件進行焊接，而承臺外側的鋼管柱，則需要施作混凝土小基礎，根據地質資料顯示，在原地表下2.1 m處的地基承載力達到350 kPa，因此，原位地層的地基承載力大，能滿足鋼管樁的基礎承載力要求，不需要特殊處理，直接在承臺底同一高程的地層上施作混凝土小基礎即可。

2.2 鋼管支架受力計算

鋼管支架雖然為臨時結構，但它是0號塊施工的平臺，承受大部分澆筑0號塊重量和施工荷載，它的變形大小對0號塊立模標高起著決定性的作用，所以一方面要保證托架在施工期間具有足夠的安全性，同時要控制鋼管支架的變形，保證0號塊施工的順利完成。本0號塊鋼管支架計算平臺采用大型通用有限元軟件ANSYS，支架采用Beam3,Beam4模擬，整體0號塊采用Solid45實體單元進行模擬。

2.2.1 鋼管支撐上的Ⅰ45雙拼橫梁計算

根據支架設計圖可以得出靠近墩身的橫梁受力最大，處于最不利狀態，因此可取該梁作為分析對象。根據縱梁的受力，并考慮1.2倍的堆載預壓荷載，取雙拼橫梁的荷載為q=191 kN/m。

經過有限元計算，橫梁的最大彎矩為459.4 kN·m，最大應力為160 MPa，最大剪力為515.2 kN，最大剪應力為25.3 MPa，因此應力狀態滿足要求。橫梁的最大豎向位移為3 mm，發生在跨中位置，位移滿足要求。

2.2.2 φ630×8鋼管支架計算

計算結果如圖2～圖4所示。

經過有限元計算，鋼管支架的最大軸力為392.1 kN，最大彎矩為1.723 kN·m，最大剪力為0.53 kN，用于加強聯系的[14型鋼剪刀撐的內力很小，基本可以忽略。鋼管支架的最大壓應力σmax1=25.3 MPa。從圖4可以看出鋼管支架的最大豎向位移為0.5 mm，發生在箱梁底下的鋼管支撐底部，滿足要求。

通過對荊江分蓄洪區特大橋第133聯箱梁0號塊鋼管支架主要構件Ⅰ45雙拼主橫梁和支架鋼管進行力學分析計算，結果顯示該設計鋼管支架的強度和剛度均能滿足相關要求，并具有一定的安全系數，故施工鋼管支架整體結構是安全可靠的。

2.3 支架預壓

預壓在0號塊已安裝好的底模上進行，最大荷載按照設計荷載(包括施工荷載)的1.2倍進行，采用堆載混凝土塊和砂袋的方法對鋼管支架進行分段分級預壓，并觀測其變形和沉降。預壓的目的主要有三方面：1)消除鋼管支架的非彈性變形，確定彈性變

形；2)檢驗鋼管支架的承載能力；3)根據預壓數據，發現鋼管支架設計中及加工中的不足，及時予以改進及完善。

3 結語

在該連續梁0號塊施工過程中，通過采用鋼管支架支撐系統，已安全可靠的完成了0號塊的施工。目前，該橋已順利合龍，混凝土強度合格，外觀質量良好，采用鋼管支架法施工0號塊達到了預期的目的，對后續同類型的橋梁施工具有一定的借鑒作用。

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[5] 艾占祥.仁義河特大橋主橋施工技術[J].橋梁建設，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

陳中海(1983- )，男，工程師

U445

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