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钢管柱贝雷梁现浇箱梁支架法施工王昌峰（中铁五局四公司）摘 要： 本文结合贵广客运专线山区桥梁的施工，介绍了钢管柱贝雷梁现浇箱梁支架法的施工工艺，论述了现浇支架的设计、安全检算，模板、钢筋、砼浇注、预应力束张拉等各项工序的施工要点。关键词： 钢管柱、贝雷梁、现浇箱梁、施工1 前言 贵广客运专线贵州段地处山区腹地，隧道进出口接以桥梁，有简支梁、连续刚构等多种桥形，桥长短，多为3至12孔，桥墩不太高，为4至26m，地基基础较好，综合以上特点，贵广3标一项目部管段内的桥梁上部结构多采用钢管柱贝雷梁现浇支架法施工，能够适应山区复杂多变的地形，在桥孔跨间快速周转支架材料，易于连续施工作业。2 钢管柱贝雷梁现浇支架法主要特点与传统的满堂支架法相比，该工法在工期、质量、安全、造价等技术经济效能等方面均具有先进性和新颖性。（1）山区地质条件较好，支架基础处理方便，支架安装、拆除简便，材料在桥梁之间转场方便灵活，只需吊车及少量劳动力，使箱梁制作的各工序衔接紧凑，易于形成流水作业，合理安排进度，实行网络控制，搞好工序衔接，实施进度监控，确保实现工期目标；（2）现浇支架结构受力明确，主要由砼基础、钢管柱、贝雷梁、工字钢、钢模板受力，各部位受力分析、检算比较简单，易于撑控各种材料的工作应力状况，支架具有足够的强度、刚度、稳定性，沉降量小，对桥梁线型、箱梁质量及施工人员的安全均有保证；（3）材料成本投入相对较小，材料损耗少、通用性强，相对与满堂支架、移动模架法施工箱梁，该工法具有较高的经济效益性。3 钢管柱贝雷梁现浇支架法适用范围适用范围广，对简支箱梁、连续刚构箱梁、提篮拱系吊杆桥箱梁、现浇连续箱梁及0#块、边跨现浇段等，桥梁墩高小于26m的各种地形条件下的现浇箱梁制作均适用。 4 钢管柱贝雷梁现浇支架法工艺原理钢管柱贝雷梁现浇支架法是通过贝雷梁桁架的抗剪、抗弯和抗挠度的能力，承载箱梁浇注砼前后的各种施工荷载，把重力通过钢管柱垂直传递给地面，依靠地面基础支撑的一种支架现浇箱梁施工工艺。5 钢管柱贝雷梁现浇支架法施工操作要点 5.1 工程概况以贵广3标怎冷1号双线大桥为例，该桥全长142.88m，桥梁跨度型式为432.6m无碴轨道后张法预应力混凝土双线简支箱梁，全桥位于直线上。空心桥台,钻孔桩承台基础，基础尺寸：0#台9.7*10.3*2.5m，1#墩5.3*9.4*2.5m,2#墩5.9*10.4*2.5m；桥墩圆端形直坡实心墩，墩高：1#墩11m，2#墩17m，3#墩15m。简支箱梁截面类型采用单箱单室等高度的形式，梁端顶板、腹板局部内侧加厚、底板分别向内外侧加厚，梁体混凝土采用C50高性能混凝土，预应力钢绞线15.20mm的低松弛钢绞线。桥面宽12.2m，箱梁全长32.6m，计算跨度为31.1m，支点截面线路中心处梁高3.05m，跨中截面线路中心处梁高2.85m，横桥向支座中心距为4.7m。一孔32m简支箱梁主要工程数量：HRB335钢筋58241kg，C50砼310.2 m3，15.2预应力钢绞线10223.4kg,张拉锚具M15-10型38套M15-12型16套，内径 =90mm金属波纹管855m。5.2 工期计划劳动力机械配置计划工期为2个月，15天/孔箱梁，配置钢管贝雷梁支架3套，底模2套，移动定型钢模板1套。成立桥梁作业队专门负责本桥箱梁支架现浇施工,设钢筋工班20人、模板工班16人、混凝土工班16人、张拉工班5人、机电工班2人。施工生产人员选用经过严格专业技术培训的熟练工人。主要施工机械设备： 25t汽车吊2台，自卸车2台，混凝土运输罐车6台，砼输送泵2台、240kw发电机1台，及振捣设备、钢筋加工设备、张拉设备等。5.3 施工方案支架施工方案采用钢管柱外径630mm壁厚10mm螺旋钢管贝雷梁外侧模带滑轨的定型整体钢模。每孔立4排630钢管柱，每排5根钢管，2排立在墩台承台基础上，2排立在砼地梁基础上，砼基础长12m宽2m高1m，要求地基承载力不小于250Kpa，按照施工方案图纸要求在现场进行混凝土条形底梁基础开挖，开挖后若为土质基础，要采用静力触探仪进行基础承载力检测，若地基承载力达不到大于250Kpa的要求，要进行地基处理，确保经检测后承载力满足不小于250Kpa要求后，才能施工底梁条形混凝土基础。自钢管柱顶以上安装：40cm高砂筒，横向2I56b工字钢，纵向安装18榀贝雷梁，I16工字钢，纵向间距40cm ,整体钢梁模，梁模板采用整体滑轨纵移式外模，内模为拼装式小钢模板，见图1、图2。图1：钢管支架现浇箱梁纵断面图图2：钢管支架现浇箱梁横断面图5.3.1 钢管支架的安全性检算施工前，根据桥梁梁部设计资料、现场墩台高度、墩台间地形及地质情况以及施工方案的要求进行钢管支架的设计及安全性计算，确保方案可行，经济合理、安全稳定，钢管支架的设计及检算如下：（1）各种力学参数 支架钢材采用Q235普通碳素钢材料和贝雷梁，根据支架的实际受力情况进行分别对箱梁不同部位下的结构进行检算。Q235钢材： E=2.1105 MPa、=140 MPa、=145MPa、=85MPa。单排单层贝雷梁I=250497.2cm4,A=50.94cm2,W=3578.5cm3 M=788.2kN.m,Q=245.2kN，贝雷梁自重1.02kN/m；16号工字钢I=1130cm4,A=26.1cm2，W=141cm3,q=20.5kg/m；50a号工字钢I=46470cm4,A=119cm2，W=1860cm3,q=93.6kg/m（2）贝雷梁受力检算图3-1：一孔箱梁施工荷载横向翼板、腹板、底板区域分段示意图（单位cm）图3-2：一孔箱梁施工荷载纵向分段示意图（单位cm）腹板区贝雷梁跨中部分所受荷载分析：1）贝雷梁自重q1=1.024=4.08kN/m;2）施工人员荷载q2=2.51.8=4.5kN/m;3）振捣荷载q3=2.01.8=3.6kN/m;4）冲击荷载q4=4.01.8=7.2kN/m;5）模板荷载q5=（1.8+2.2+1.6+0.76+1）2=14.72kN/m6）混凝土荷载q6=2.34261.11.05=70.27kN/m7）分配型钢(按2根16号工字钢间距0.4m)q7=0.2051.82.5=0.92kN/m8）贝雷片所受荷载q =q1+q2+q3+q4+q5+q6+q7 =(4.5+3.6+7.2)1.4+(4.08+14.72+70.27+0.92)1.2 =129.41kN/m 贝雷梁的计算简图4：运用结构力学求解器进行内力和位移计算得：图4-1 弯矩分布图（kNm）图4-2 剪力分布图（kN)图4-3 竖向位移分布示意图由图可得：最大弯矩Mmax=1219.12kNmM=788.24=3152.8kN.m最大剪力Qmax=711.38kNQ=245.24=980.8kN最大弹性变形在1、2节点和3、4节点中间位置V1=8.4mm贝雷梁非弹性变形值为V2=0.53=1.5mmV1+V2=9.9mmV=8870/400=22.175mm满足要求！同理可验证底板4排贝雷梁、翼板侧3排贝雷梁弯矩、剪力、挠度均能满足要求！（3）分配梁计算(I16工字钢)单侧翼板下每个支点承受模板荷载:F1=400kN/32m2m/3=83kN承受砼及各种施工荷载：F2=10kN2/3=6.7kNF=F1+F2=89.7kN按简支梁进行检算，计算结果偏于安全.最大跨径为0.9m，Mmax=0.25Fl=20.2kNm采取局部加强措施，支点处设置双排I16工字钢。最大剪力Q=45kN满足要求！经计算分析，最大挠度在杆件跨中位置.悬臂端挠度：V=1.2mmV=900/400=2.25mm 满足要求！（4）钢管立柱顶承重梁计算各分配梁在均布荷载作用下，作用到贝雷梁支点处的作用力如下表所示：（单位：kN） 可以看出中间两排承重梁所受荷载比较大，分别对跨中和端部承重梁进行检算。横梁采用2排焊接到一起的50a号工字钢。截面特性：W=18602cm。取受力较大的中间排钢管柱顶承重梁进行计算，支架承重2I50a工字钢横梁受力检算如下：图5 工字钢计算简图其中：F1=28.759.7/0.8+1.029.7=302.3kNF2=(21.22+1.62)9.7/0.8+1.029.7=302.3kNF3=(4.13+27)9.7/0.8+1.029.7=302.3kNF4=(5.7+19.7)9.7/0.8+1.029.7=195.91kNF5=(2.91+10.17)9.7/0.8+1.029.7=167.77kNF6=(2.44+4.32)9.7/0.8+1.029.7=91.15kNF7=(20.85+20.48)9.7/0.8+1.029.7=510.31kNF8=(16.96+16.98)9.7/0.8+1.029.7=420.7kNF9=(15.08+15.09)9.7/0.8+1.029.7=374.99 kN运用结构力学求解器进行内力和位移计算得：图5-1 弯矩分布图（kNm）图5-2 剪力分布图（kN)图5-3 竖向位移分布图由图可得：最大弯矩Mmax=377.33kNm最大剪力Q=839.86kN杆件的竖向最大位移Vmax=1.4mmV=2800/400=7mm 满足要求！（5）钢管柱强度检算各钢管柱对承重梁的作用反力如下所示：（单位kN）钢管柱的最大轴心压力为：F=1680kN钢管直径为630mm，壁厚为8mm。.钢管柱最大高度为17m 钢管的刚度满足要求！查得=0.8 F=0.814015624=1749.9kN钢管的强度满足要求！（6）地基承载力计算钢管柱安放在混凝土基础上，根据以上计算每根钢管柱承受最大荷载分别为704.8kN、1123kN、1679.7kN、1123kN、704.8kN。单根17m长钢管重量为：171.227=20.8kN混凝土扩大基础的重量为：142124=672kN 混凝土基础底面面积为：142=28m2则基础压应力不小于：P=(N+G)/A =(704.8+1123）2+1679.7+20.85+672/28 =218.3KPa5.3.2 钢管柱安装根据施工方案图纸,用全站仪准确放出钢管柱基础的平面位置，柱位置偏差不大于3cm。在墩台上的用墨线弹出钢管底板的位置，用钻机在承台上钻钢管的定位锚固钢筋4根，深约30cm， M24螺栓，用25cm厚砂浆调平层安装钢管底钢板（16mm厚），再次弹线定位钢管柱的准确位置，切平钢管柱底口并与底钢板焊接，一周满焊，焊缝不小于8mm厚，并沿钢管底焊接46个角钢加劲板。跨中2排钢管柱，施工放样定出砼地梁基础位置，将基础埋深于原状土下不少于0.5m，并要求检测地基承载力（采用静力触探仪检测）不小于250Kpa，若达不到要求，要继续加宽或加深基础，确保满足地基承载力要求，之后立模，预埋钢管锚固钢筋及钢板，浇注C30砼，浇注完砼后要再次检查锚固钢筋及钢板的位置时否正确，若有偏差要及时调整精确，待砼强度达到设计值时，安装钢管柱。若钢管柱高度小于10m，沿钢管柱横向用20槽钢设置一层剪刀撑，在箱梁腹板下两根工字钢沿纵向设置剪刀撑2排。若钢管柱高度大于10m，则横向、纵向设置23层剪刀撑。5.3.3 横梁、纵梁安装钢管柱的顶部用16mm厚钢板封顶,安装砂筒，在砂筒上安放2I50a工字钢横梁，可用钢筋把工字钢与钢管柱临时连焊接在一起。在横向工字钢顶面用钢尺划线定位纵向贝雷梁，贝雷梁先在地面上用横向支撑架单片拼装完成，用吊车吊装至横向工字钢上，按简支连续梁布置，用骑马螺栓把贝雷梁固接在横梁上，并在贝雷梁端头用450mm、900mm支撑架横向联接加固。在贝雷梁上纵向间距40cm铺放I16工字钢。在模板安装前做支架静载试验，检查支架安全性、预拱度、挠度沉降等。5.3.4 支架预压现浇箱梁支架拼装后，在每一孔箱梁施工前要对支架进行预压试验。试验目的是为消除钢管柱贝雷梁支架的非弹性变形，测算出施工荷载作用下的弹性变形值，为箱梁施工时模板的预拱度计算提供依据，检验钢管支架的强度。试压确定基准载荷为1000吨，其中包括梁体重780t；模板重130t；各种施工荷载约90t。用压重物（砼预制块、袋装沙子）模拟混凝土箱梁的重量分布，分别按基准荷载的80%、100%、120%对模架逐级进行加载试验，每级加载完成后静置24小时，再测量各测点的标高值。用预压前、预压期、稳定期、卸载后的标高观测值，算出支架总下沉值（预压前-稳定期），计算弹性变形量（卸载后-稳定期）和非弹性变形量（预压前-卸载后）。结合设计图纸中箱梁跨中预设反拱度值、实测支架的挠度弹性变形值可计算出梁体纵向各点的反拱高度。5.4 模板安装1）底模安装：为了保证梁体线型，底模安装时设置模板的预拱度为设计值与支架预压产生的弹性变形值之和，拱度值通过可在中跨钢管柱砂筒或I16工字钢横梁上加减薄钢板进行调节。拱度由跨中向梁端按二次抛物线型过渡，跨中部位最大。为防止混凝土因干燥收缩及预应力作用下产生收缩，应设置梁体压缩量，压缩量在首孔梁施工时按设计提供数据办理，在以后的施工过程中，根据实际情况进行适当的调整。2）外模安装：安装外模滑轨，滑轨采用43号钢轨，高140mm，调整轨距轴中线宽1950mm，用定位卡固定在I16工字钢上，安装外模桁架及滑轨小车，拼装外侧模并用连接螺栓与底模对接，控制好模板标高、垂直度，模板之间的接缝隙贴双面胶，通才连接螺栓拧紧，消除模板错缝错台。清除模板上杂物,均匀涂刷脱模剂。3）端模安装：安装锚垫板，安装时，使锚垫板与模板密贴，锚垫板压浆孔必须朝上，不同型号锚垫板在安装时应一一对位，不得安错；安装端模，安装时，端模要水平，端模靠拢前，应逐根将波纹管从锚垫板中穿出，并且边穿边进。端模到位后，将端模与侧模、底模、内模进行连接和固定。4）内模安装：拼装时按模板拼装图和设计尺寸逐块进行，内模底脚用强度足够的厚壁钢管（内灌混凝土）支撑于底模上，支撑用钢管的长度满足内模安装高度，拼装过程中注意模板截面尺寸，保证腹板、顶板混凝土厚度满足要求，同时各连接部位要牢固，保证在混凝土浇筑过程中的刚度不发生变形。内模安装完毕后，采取有效措施防止其在混凝土浇筑过程中发生上浮，具体方法为：内模骨架的底部用型钢固定卡紧在吊杆上，顶部将骨架用拉杆通过底模通风孔固定在底模架上，使内模与底模形成一个整体，确保其在混凝土浇筑过程中的稳定，保证梁体截面尺寸。5.5 钢筋施工5.5.1 钢筋制作钢筋在桥梁附近钢筋加工厂集中加工制作，用平板车倒运钢筋至工地。钢筋加工注意事项：（1）按箱梁施工计划各种规格钢筋进场，原材料抽检送样，检验合格的钢筋才允许使用，钢筋焊接（闪光对焊）必须做抗拉、抗弯、冷弯试验各项检测指标合格后才能用于桥梁工程；（2）钢筋表面的油渍、漆污、水泥浆和用锤敲击能剥落的浮锈、铁锈等均需清除干净。冷拉调直过程中如发现钢筋脆断、劈裂、拉不直等异常现象及时处理。（3）带弯钩及弯折的钢筋需考虑钢筋经弯曲后的伸长量，要根据经验确定其实际下料长度。5.5.2 钢筋绑扎绑扎顺序：考虑内模安装，先绑扎底板和腹板钢筋，安装并定位好预应力管道，内模安装完毕后再绑扎顶板钢筋，预埋防护墙、竖墙及接触网支柱基础钢筋。在钢筋与模板间设置保护层垫块。垫块散布均匀，侧面和底面的垫块不少于4个/m2，绑扎垫块和钢筋的铁线头不得伸入保护层内。绑扎顶板钢筋时，先用粗钢筋头做好高程控制点（必要时可以加工骨架进行支垫），按照高程点控制好顶板钢筋的高度，保证桥面高度和保护层厚度符合要求。桥面钢筋间距的控制宜在模板上按设计要求用油漆标注好间距，绑扎时按做好的记号进行控制。预应力孔道采用波纹管成孔。孔道位置须准确、圆顺。合理设置定位钢筋，间距不超过50cm，波纹管安装完毕后，检查其位置是否正确，误差须在规定范围内，管道曲线需圆顺。安装过程中要加强对波纹管的保护，防止电焊、氧焊等作业损伤波纹管导致漏浆从而影响预应力施工。浇注砼前用内衬管穿进波纹管内，以防波纹管漏浆或被挤压变形。5.6 混凝土施工混凝土采用砼罐车从搅拌站运送至工地、2台砼输送泵浇筑梁体混凝土，混凝土灌筑采用连续灌筑、一次成型，以保证梁体混凝土在10h内灌筑完成。混凝土施工注意事项：（1）每次开盘前要检查水泥、砂、碎石、粉煤灰、外加剂等原材料的质量和数量情况，核实使用原材料与配合比通知单是否相符，数量是否足够生产一孔梁，试验人员必须测定砂、石含水率，将混凝土理论配合比换算成施工配合比；（2）混凝土配料和计量：混凝土配料必须根据试验室的通知单进行，并应有试验人员值班，校核电子秤及其他计量器具，配料应采用自动称量系统计量。混凝土的配料误差（以重量计）：水泥、水、外加剂、粉煤灰：1%；砂、石料：2%；（3）混凝土水胶比不大于0.35，混凝土必须具有较好的和易性，入模坍落度控制在1620cm范围内；（4）开盘前，应检查拌合机、混凝土输送泵及管道、浇筑、振动等各工序设备的运转情况，风、水、电、汽的供应情况；（5）混凝土正式泵送前，要先用一盘砂浆进行湿润泵管，之后进行混凝土的泵送试验，以检查混凝土的泵送指标情况，合格后再正式进行混凝土的泵送入模灌注。（6）混凝土灌筑采用纵向分段、水平分层连续灌筑，由一端向另一端循序渐进的施工方法。灌筑厚度不得大于30cm。布料先从箱梁两侧腹板同步对称均匀进行，先灌筑腹板与底板结合处，然后将底板尚有空隙的部分补齐并及时抹平，再灌筑腹板，最后灌筑顶板。（7）灌筑过程中，设专人检查模板、附着式振动器和钢筋，发现螺栓、支撑等松动应及时拧紧和打牢。发现漏浆应及时堵严，钢筋和预埋件如有移位，及时调整保证位置正确。（8）混凝土灌筑入模时下料要均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行，每次振捣按混凝土所灌筑的部位使用相应区段上的振动器。（9）梁体混凝土灌筑采用插入式振动棒振捣成型，梁端处钢筋较密，而且是预应力管道锚固位置，为保证质量，采用高频插入式振动器捣固，桥面混凝土用插入式振动，辅以平板振动器振动，然后人工收浆抹平。混凝土振动时间，应以混凝土表面不再下沉、没有气泡逸出和混凝土表面开始泛浆为度，但亦不应少于半分钟，注意总结经验，掌握最佳的振动时间。混凝土养护：采用土工布和塑料薄膜覆盖洒水保湿的方法进行养护，洒水次数以砼表面潮湿为度，当环境相对湿度小于60%时应洒水养护不小于14d。5.7 预应力施工预应力张拉按预张拉、初张拉和终张拉三个阶段进行，当砼强度达到80%时，进行预张拉、初张拉，张拉前，松开内模和箱梁端头的小钢模板，以免施加预应力对梁体压缩造成砼开裂。初张拉完成后拆除外模、底模及支撑。当梁体强度和弹性模量达到设计值的100，且砼龄期不小于10天后，按设计图标注的预应力束号、顺序、张拉力终张拉全部预应力束。张拉时两端同步张拉，并左右对称进行，最大不平衡束不超过1束，张拉顺序、张拉控制力及总张拉力须严格按照设计要求进行。预应力施工注意事项：（1）预应力钢绞线进场后需对每批号取样，在弹性模量和力学性能试验合格后方可使用。锚具、夹具进场后，需按批次和数量抽样检查外形外观和锚具组装件静载试验，检验合格后方可使用。对千斤顶、油顶油压表张拉设备提前校定，复核顶表线性回归方程，对应张拉力、钢绞线束数计算张拉油表读数表，在使用过程中千斤顶、油压表校核周期不超过1个月。（2）施工第一跨梁时，对梁体进行各项预应力瞬时损失测试，确定预应力实际损失，必要时请设计单位对张拉控制应力进行调整。需测试的各项瞬时损失有：管道摩阻、锚口摩阻、锚垫板喇叭口摩阻、锚具回缩损失等。（3）钢绞线下好料后，用人工进行穿束，每束钢绞线分成34小束穿入孔道，将编号束的钢绞线前端用胶带包裹好，以减少阻力和避免撕裂管道，然后用人工逐渐推入管道，保证每端露出长度满足千斤顶工作长度需要。（4）张拉预应力钢绞线时，按每束根数与相应的锚具配套，带好夹片；采用应力应变双控制，预应力值以油压表读数为主，以预应力筋伸长值进行校核；两端张拉应保持两端的伸长量基本一致。实测伸长值与理论伸长值应控制在6%范围内，每端锚具回缩量应控制在6mm范围内。（5）预应力钢绞线张拉程序为：0 0.10k（作伸长量标记）k（静停5min）补拉k（测伸长量）锚固。张拉时当钢绞线的初始应力达到0.10k时停止供油，检查夹片情况完好后，画线作标记，油压达到张拉吨位后关闭主油缸油路，并保持5min，测量钢绞线伸长量加以校核。（6）油压表必须经过校验合格后方允许使用，校验期限不得超过一周，千斤顶不准超载，不准超出规定的行程，每跨梁张拉时必须有专人负责现场填写张拉记录表。（7）油泵、油表在工作时不得发生油管路漏油现象，张拉时，千斤顶后面不准站人，不得挤压高压油管，若发现张拉设备运转声音异常，应立即停机检查维修。5.8 管道压浆、端头封堵钢绞线张拉完成后，宜在48h内进行管道压浆，压浆前管道内应清除杂物及积水。压浆及压浆后3d内梁休及环境温度不得低于5。压浆用水泥等级不低于P.O42.5级低碱硅酸盐水泥，水泥浆应掺入高效减水剂、阻绣剂，水胶比不超过0.34，不得泌水，流动度不应大于25s，30min后不应大于35s，抗压强度不小于35MPa，压入管道的水泥浆应饱满密实。预应力管道压浆应采用真空辅助压浆工艺，压浆泵应采用连续式；同一管道压浆应连续进行，一次完成。压浆前管道真空度应稳定在0.060.10 MPa之间；浆体注满管道后，应在0.500.60 MPa下持压2min。浇注梁体封端砼前，应先将承压板表面的黏浆和锚环外面上部的灰浆铲除干净，对锚圈与锚垫板之间的交接缝应用聚氨酯防水涂料进行防水处理，将原砼表面凿毛并焊接钢筋和网片，用与梁体同标号的无收缩砼进行封端，封端砼养护结束后，应采用聚氨酯防水涂料对封端新老砼之间的交接缝进行防水处理。6 结束语通过钢管柱贝雷梁现浇支架法施工，解决了山区无法设置预制梁场、移动模架的复杂转场、满堂支架的高投入的问题，在短、中桥间实现了快速拼装、拆卸，灵活转移场地，实现了资源的优化配置、施组的合理安排，提高了制梁的速度和质量。
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