z满堂现浇连续梁支架施工技术--中铁七局桥梁施工技术交流会(共16页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业满堂现浇连续梁支架施工技术满堂现浇连续梁支架施工技术李局(中铁七局武汉工程有限公司)摘摘要：要：天兴洲大桥北岸引桥谌家矶左线引桥 138156#墩为 18 孔双线现浇箱梁（5454 孔，共 4 联） ，该连续梁位于河漫滩内受长江洪水影响，采用钢管支架架空施工。关键词：钢管桩经济性计算方法钢管桩施工1 1、工程概况、工程概况天兴洲大桥北岸引桥谌家矶左线引桥138156#墩为18孔双线现浇箱梁 （5454孔，共 4 联） ，箱梁位于河漫滩内，受汛期洪水影响。现浇梁梁部采用等高度预应力混凝土箱梁，梁高 2.5m，主梁横断面采用单室单箱断面，箱梁顶板宽 12.

2、7m，两侧翼缘板悬臂长 3.1m，顶板厚 0.32m，根部加厚到 0.55 米。底板厚 0.36m，根部加厚到 0.66 米。箱梁采用斜腹板，腹板宽 4560cm，根部加厚到 1 米，箱梁底宽 6.5m，单孔箱梁重 820t。断面图如图 1 所示。单 位 ： 以 计图 1 半 中 支 点 半 跨 中 截 面图 1 箱梁断面示意图2 2、当前连续梁支架施工方案及适应范围、当前连续梁支架施工方案及适应范围当前现浇连续梁的支架施工方案有多种，每种方案有其适应范围，具体见下表，根据天兴洲项目部施工现场的具体情况从中进行比选，选择适合本工程的施工方案。3 3、连续梁支架施工方案的比选、连续梁支架施工方案

3、的比选表 2 列出了满堂脚手架施工方案、钢管桩型钢架空施工方案、钢管桩贝雷架架空方案和移动模架施工方案的优缺点。表 1 连续梁支架施工方案及适应范围精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业表 2 四种方案的优缺点本工程位于河漫滩内，受汛期洪水影响，要求支架能满足洪水浸泡的要求。该连续梁为多孔一联的现浇连续梁，截面尺寸有变化，那么肯定不能采用移动模架施工方案。满堂脚手架施工简单快捷，但需要进行地基处理且不能抗洪，洪水浸泡支架会下沉，也不可采用。钢管桩贝雷架架空方案适合本工程，但贝雷架要在大桥局租用，费用较高，资源紧张。钢管桩钢支架架空方案最适合本工程，原因是钢管桩能抗洪，不需要地基处理，项目部

4、用钢管桩施工了临时便桥，现场对钢管桩施工有一定的施工经验，现场有打钢管桩的机械设备及人员，可以大量节省脚手架，钢管桩也比较经济，但是占用资金比较多。现对满堂支架和钢管桩支架的经济性进行比较。现对钢管桩和满堂脚手架每孔的施工成本进行分析，见表 3 和表 4：表 3 地基处理满堂支架单孔施工成本当前连续梁支架施工方案适应范围满堂脚手架施工方案陆地钢管桩型钢架空施工方案水中或陆地钢管桩贝雷架架空方案水中或陆地移动模架施工方案箱梁截面尺寸相同， 有一定数量， 由于充足的施工时间施工方案优点缺点满堂脚手架施工方案施工简便，施工费用底，便于抢工期不能在汛期施工，资源消耗较多钢管桩型钢架空施工方案能汛期施工

5、、施工速度快、施工简便占用资金、需要打桩设备钢管桩贝雷架架空方案水中或陆地资源紧张、需要打桩设备移动模架施工方案施工便捷、施工工序少、适应水陆地形必须单孔施工，工程时间长，要有一定规模、投入较多精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业表 4 中钢管支架架空方案单孔施工成本序号项目名称单位1 孔备注数量单价小计价值(元)1426 钢管t22100022000摊 1/42529 钢管t27100027000摊 143I36 工字钢t21.86100021860摊 1/44打拔钢管及型钢安装t70.8500354005角钢t810008000摊 1/36脚手架t30800240004 个月租费7搭

6、设钢管支架m252331569合计由表 3 和表 4 可以看出钢管桩每孔的施工成本比满堂支架施工成本低 33339 元，18 孔连续梁的施工成本差价为元。4 4、钢管桩的设置及受力分析、钢管桩的设置及受力分析4.14.1、钢管桩的布置原则：、钢管桩的布置原则：（1）现场情况：承台横向最小宽度为 10.6m，墩与墩之间的净距 29.5m，孔跨为 32.7m。（2）钢管桩的布置钢管桩的布置要充分考虑承台宽度、 墩与墩之间的净距以及钢管桩顶上的纵横梁的受力，尽量满足纵横梁等弯矩布置，减少跨中弯矩和支点处负弯矩。为了节省钢管桩，每孔两端钢管桩布置在承台上。钢管桩每孔的平面横向布置 4 根，中间两根直径

7、529mm、边上两根直径426mm，钢管壁厚 9mm，纵向布置 6 排，其中两端布置在承台上，钢管的架空高度为 12m，序号项目名称单位1 孔备注数量单价*元/m3小计价值(元)1C20 混凝土m342.5240102002碎石垫层m342.36025383片石垫层m31864583704泥浆外运m32831028305钢管支架t1808004 个月租费6搭设钢管支架m2523105230合计精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业钢管上面铺 1 根横向 I36 工字钢，纵向铺设 9 排 I36 工字钢，每道工字钢上铺设一层脚手架，纵距为 0.9m，横距为 0.9m 和 1.2m，脚手架采用

8、轮扣脚手架。脚手架顶面铺设一道横向 I16工字钢然后铺纵向 1010cm 的方木，腹板处方木基本上满铺，其它横向间距为 30cm，方木上铺设底板，底板采用 18mm 厚的木模板。钢管与钢管之间用角钢设置剪刀支撑。钢管布置具体见图 2、图 3 和图 4 及照片。4.24.2、受力分析工况：、受力分析工况：（1）模板、方木，工字钢的强度及刚度，变形控制在 L/400 以内。（2）单根脚手架钢管的承载力，单根脚手架钢管的压杆稳定，脚手架的整体稳定高宽比小于 1/3。钢 管 （ 8厚钢 管 （ 8厚钢 管 （ 8厚钢 管 （ 8厚工 字 钢#墩#墩（ 尺 寸 以计 ）满 堂 钢 管 支 架 平 面 图

9、图 2 钢管型钢平面示意图 1 0 方 木角 钢纵 向 方 木 1 0 1 5横 向 方 木 1 0 1 0钢 管 （ 6厚钢 管 （ 6厚地 面 平 均 标 高 1 9 . 8梁 底 平 均 标 高 3 4 . 8 4 钢 管 支 撑工 字 钢工 字 钢（ 尺 寸 以计 ）方 木 1 0 1 5方 木 1 0 1 5方 木 1 0 1 0满 堂 钢 管 支 架 横 断 面 图钢 板扫 地 杆图 3 钢管型钢支架侧面示意图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业钢 管 支 撑18.93734.9734.96147号 墩148号 墩19.925钢 管 （ 6厚两 侧 为钢 管 （ 6厚角 钢标

10、 高 32.56工 字 钢19.925工 字 钢标 高 32.66角 钢两 侧 为钢 管 （ 6厚钢 管 （ 6厚149号 墩34.96钢 管 支 撑厚 钢 板厚 钢 板图 4 钢管型钢支架正面示意图照片 1 施工后的钢管桩头精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业照片 2 完成后的钢管支架（3）单根钢管桩的承载力，单根钢管桩的压杆稳定，钢管桩的整体稳定高宽比小于 1/3。（4）钢管支架的沉降变形。4.34.3、模板及钢支架的理论计算、模板及钢支架的理论计算（1）荷载取值恒载钢筋混凝土自重模板支架自重荷载分项系数 1.2活载施工荷载混凝土振动荷载荷载分项系数 1.4承载力计算按恒载活载进行计

11、算变形计算按恒载受力进行计算（2）对模板、方木、工字钢以连续梁模型进行计算，计算强度和刚度。强度都满足要求，模板的变形为 1mm，方木的变形为 2mm，横向 I36b 工字钢变形为 5mm，纵向 I36b 工字钢变形为 7mm，纵横梁的变形最大。（3）对脚手架和钢管桩计算，检算单根钢管承载力、压杆稳定、整体稳定。单根脚手架钢管最大受力 2.5t，单根钢管桩最大受力 66t，都满足承载力和压杆稳定要求。整体稳定性高宽比小于 1/3。（4）钢管支架的沉降支架的沉降主要由脚手架钢管和钢管桩的压缩变形以及钢管桩桩底土层压缩变形组成，整个支架的最终沉降为 5mm。钢管桩的沉降采用 m 法计算。精选优质文

12、档-倾情为你奉上专心-专注-专业5 5、钢管桩支架施工、钢管桩支架施工5.15.1 机械设备机械设备现场需要一台 50t 履带吊车，90Kw 的振动锤 2 台，16t 吊车一台、电焊机 2 台，氧气乙炔一套。5.25.2 放线定位放线定位每孔钢管桩的位置用全站仪放线木桩钉设，用水泥砂浆保护，用钢尺拉距离复核，桩周围禁止机械设备及车辆通过。5.35.3 打桩打桩打桩前做好护桩或导向架，检查钢管桩的垂直度，打桩过程中控制振动力静压弱振中振强振，最大下沉速度 1m/分钟；同时要控制垂直度垂直偏差为 0.5。履带吊车底必须垫钢板或钢枕。根据计算要求达到设计深度，同时还要观察打桩过程中钢管桩的下沉速度，

13、如果速度很快那么需要增加桩长，如果打不到设计深度或下沉速度非常缓慢，说明地基土层比较好。5.45.4 接桩接桩打桩后钢管顶端容易变形，需要进行修整或用氧气乙炔切割，钢管桩进行对接焊接，焊缝要均匀饱满，四周焊接 4 块加强钢板，加强钢板与钢管同材料，焊接后的钢管保持垂直，焊接之前必须根据抄平标高，配制焊接钢管长度，为了节约资源，减少损耗，地面以上配制 12m长的整钢管，地面以下根据实际情况配制钢管。接桩后的钢管桩横向顶面标高平齐，纵向钢管间距均匀。钢管桩纵横向焊接剪刀撑。5.55.5 纵横梁工字钢安装纵横梁工字钢安装先安放横向工字钢，工字钢与钢管顶面钢板用电焊固定，在横向工字钢顶面用钢尺划线定位

14、纵向工字钢。纵向工字钢接头处必须顶死，纵横工字钢用电焊固定。5.65.6 安全施工安全施工两端的承台钢管桩，在施工承台时必须预埋钢筋头，钢管底面钢板与钢筋头焊接固定，否则钢管施工左右晃动不能定位，容易偏移。钢管桩之间相对独立，安装横向工字钢时，必须要在钢管上安装上人爬梯。钢管吊装过程中严禁在钢管和吊车臂下站人。高空作业人员必须系带安全带、安全帽。吊车派专人指挥操作。6 6、载荷试验、载荷试验精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业6.16.1 载荷试验的目的载荷试验的目的检验支架及地基的强度及稳定性，消除整个支架的塑性变形，消除地基的沉降变形，测量出支架的弹性变形。6.2 预压材料用编织袋装

15、砂和钢筋对支架进行预压，预压荷载为梁体自重的 120%。6.36.3 预压观测预压观测横向左右翼缘板两侧各布 2 个点、梁底部横向布 4 个点进行观测，纵向在钢管顶面及纵梁跨中布点。在预压前对底模的标高观测一次，在预压的过程中平均每天观测两次，观测至沉降稳定为止，将预压荷载卸载后再对底模标高观测一次，从以上的观测资料中计算出支架的弹性变形及地基的下沉。预压过程中进行精确的测量，可测出梁段荷载作用下支架将产生的弹性变形值及地基下沉值，将此弹性变形值、地基下沉值与施工控制中提出的因其它因素需要设置的预拱度叠加，算出施工时应当采用的预拱度，按算出的预拱度调整底模标高。同时要注意在支架外侧 2 米处设

16、置临时防护设施，保证施工安全。7 7、施工过程中遇到的难题及解决的办法、施工过程中遇到的难题及解决的办法7.17.1 钢管桩打不下去钢管桩打不下去钢管桩打不下去的主要原因是地基土层相对较坚实，解决的方法主要是更换大功率振动锤、来回抽动钢管桩、在钢管桩四周洒水、钢管桩停打 12 天时间。7.27.2 振动锤容易停机或启动困难振动锤容易停机或启动困难主要原因是电压降大，90kw 振动锤需要电压 380400v，电流 180200A。最好的办法合理布置电源的位置，减少电压降的线路长度。7.37.3 钢管桩容易移位或倾斜钢管桩容易移位或倾斜主要控制桩四周的平整度和四周土层软硬均匀度、打桩时控制振动力和

17、钢管下沉速度。8 8、总结、总结钢管桩施工非常方便实用，特别是有水的地方或厚度较大的软弱地层。对于净空较高的现浇连续梁采用钢管架空施工经济性较好。钢管桩施工主要控制钢管桩的埋深、垂直度、间距及顶面标高。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业附件：计算资料支架结构计算支架结构计算满堂支架连续梁采用插打钢管桩且在上部搭设脚手架架空的方式。钢管桩采用 4269mm 和 5299mm 两种形式的钢管，横向钢管桩间距为 3m、3.6m、3m，纵向钢管桩间距向大里程为 5.2m、6m、6m、6m、6m、4.3m。钢管桩上面先横挑 12m 的 I36 工字钢，再铺设纵向 I36 的工字钢，间距为 90c

18、m、120cm、120cm、120cm、120cm、90cm。在纵向 I36工字钢上面搭设脚手架，横向立杆间距为 90cm、120cm、120cm、120cm、120cm、90cm，纵向立杆间距为：梁端立杆为三跨 60cm 间距，其余立杆间距为 90cm。脚手架上部横挑12m 的 I12 工字钢。梁体外侧模板外包 2cm 厚的木板，用 1010cm 的方木支撑，腹板下方木满铺，中间底板每隔 30cm 垫一方木。方木下即为 I16 的横挑工字钢。方木间距最大为 90cm，其受力为：q90E=10Gpa，I=810-6m4，W=0.16710-3m3腹板混凝土重量：G=0.12.50.9261.2

19、=7.02KNq=7.02/0.9=7.8KN/mM=1/2ql2=0.57.80.81=3.2KNmFc=5ql4/384EI=0.83mm=M/W=19.2MPaI16 工字钢受力：I16 工字钢截面特性：Wx=1.4110-4m3；Ix=11.310-6m4混凝土重量（0.9m 跨） ：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业q90G=2.50.60.92.6=35.1KN1.2G=42.12KNq=42.12KNm/0.9m=46.8KN/mM=1/2ql2=0.546.80.92=18.95KNmFc=5ql4/384EI=546.80.94/38421011.3=0.17mm=M

20、/W=18.95KNm/1.4110-4m3=134.4Mpa混凝土重量（1.2m 跨） ：G=（0.36+0.32）0.94.82.6=76.4KN1.2G=91.68KNq=91.68KNm/4.8m=19.1KN/mM=1/2ql2=0.519.11.22=13.8KNmFc=5ql4/384EI=519.11.24/38421011.3=0.22mm=M/W=13.8KNm/1.4110-4m3=97.8Mpa脚手架立杆稳定性验算：验算公式为：0.9N/（A）fc/mN 为立杆轴力，由上面计算可知 N42.12/221.06kN。fc 为钢材的抗压强度设计值，取 0.205kN/mm2

21、。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业m为材料强度附加系数，查表知m1.19为轴心受压杆稳定系数，由确定。l0/i ，l0为立杆的有效长度取 1.5m，i15.8mm94.94，查表知0.626A 为计算截面面积，A4.8102mm20.9N/（A）0.921.06/（0.6264.8102）0.062kN/mm2。fc/m0.205/1.190.172.3 kN/mm2。满足要求。I36 工字钢受力计算荷载如下：采用力法，本结构为二次超静定选用基本结构如下：在结构中间的约束替换为两个单位弯矩，结构变为静定结构。I36建立方程11M1+12M2+1P=021M1+22M2+2P=0作 M

22、1 M2 Mp 图(图中弯矩单位为 KNm)：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业k N mk N m计算各项系数：当荷载单独作用时，产生的相应的位移1P，2P当单位力 M1单独作用时，在 M1 M2处产生的相应的位移11，21。当单位力 M2单独作用时，在 M1 M2处产生的相应的位移12，22。11=1/2132/3+1/213.62/3=2.222=1/2132/3+1/213.62/3=2.212=21=1/213.61/3=0.61P=2P=-0.06410.81/20.014+1/21.436 241.560.340+181.30.90.65+1/2 60.26 0.9 0.

23、6+1/2 0.6 181.30 0.867+1/2 175.39 0.6 0.889+175.39 1.2 0.667+1/2 116.93 1.2 0.611+1/2 116.93 1.2 0.389+175.391.20.333+1/2175.390.1110.6=-0.005+58.97+106.6+16.27+47.16+46.78+140.38+42.87+27.29+70.09+5.84=561.71得方程为：2.2M1+0.6M2+561.71=00.6M1+2.2M2+561.71=0得:M1=M2=-200.6KN.MM=M1M1+M2M2+M p得 M 图形如下(图中单位

24、为 KNm):精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业由弯矩图和荷载图可知：529 型钢管受力为 665.6kN，426 型钢管受力为 97.12kN。计算跨中挠度（3.6m）采用图乘法：单位力作用下的弯矩图：=1/EI(-25.220.60.15-175.391/20.60.1-1/225.220.2590.343+1/291.710.9410.743)2=(-2.27-5.262-1.12+32.06)2/EI=23.4081032/(2.101051061576010-8)=1.4mm计算跨中挠度（3m）采用图乘法单位力作用下的弯矩图：=1/EI(-10.80.1071/20.018+

25、1/2141.261.3930.518+1/2120.450.90.6+20.810.90.525+1/220.810.0560.29-1/2200.610.5440.091)=1/EI(-0.01+50.96+32.52+9.83+0.17-4.97)=88.5103/(2101091576010-8)=2.7mm钢管稳定性验算：529 型钢管截面特性：i18.39mm精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业426 型钢管截面特性：i14.75mm529 型钢管桩验算：由于钢管打入地面，有效长度取 2。l/i=213/(18.3910-2)=141.4按 b 类截面计算，稳定系数查表得：0

26、.34钢管抗压强度设计值取 170MPaF=0.34170MPaA=0.341700.01495=849KN665.6kN满足要求。426 型钢管桩验算：由于钢管打入地面，有效长度取 2。l/i=213/(14.7510-2)=176.27按 b 类截面计算，稳定系数查表得：0.242钢管抗压强度设计值取 170MPaF=0.242170MPaA=0.341700.0118=484.8KN97.12kN满足要求。钢管埋深计算：钢管下土质为粘性土，粘性土的极限侧阻力标准值 qsik取 50Kpa。5299mm 钢管受压力为 665.6KN:h=F/dqsik=665.6/3.140.52950=

27、8m4269mm 钢管受压力为 97.12KN:h=F/dqsik=97.12/3.140.42650=2m钢管地基沉降计算：一、检算钢管桩单桩轴向极限承载力 Pj(考虑底端闭塞效应及挤土效应)，则Pj=SUili+pAR精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业软塑黏土120硬塑黏土180地面桩底端进入持力层深度：hb=12m钢管桩内直径 ds=0.491mhb/ ds5则p=0.8Sp为桩底端闭塞效应系数；s为侧阻挤土效应系数，对开口桩取 1.0；U 为钢管桩周长：U=1.6m。l1=10ml2=2m1=30KPa2=60KPaA=0.2035m3p=180KPa （容许承载力）则 Pj=

28、1.6（3010+602）+0.80.2035180=701.3KN二、检算钢管桩沉降土层按两种考虑（软塑黏土、硬塑黏土） ，使用 m 法理论由于为刚性桩，则 hm采用整个深度 h=12m，则 m 值计算如下M=m1h12+ m2(2h1+ h2)h2/ h2软塑黏土：m 取值 8MN/m4、硬塑黏土：m 取值 15MN/m4。则 M=8102+ 15(210+2)2/122=10.14 MN/m4则 C0=mh=121.68 MN/m3。内摩擦角取 45o,如下图所示：精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业地面/4/4摩擦桩振动下沉对各土层桩侧摩阻力和桩底抵抗力的影响系数取 1.0。打入桩外力借桩侧土的摩阻力和桩身作用自地面以/4 角扩散至桩底平面处的面积 A0上。则 A0=22.14m2桩底地基土沉降:K=P/C0A0=665/(121.6822.14)=0.25mm。地面及以下：钢管的轴向变形0=P(l0+h)/EA式中=2/3(1+/2)，可暂不考虑，取=2/3l0=13m；A=(R2-r2)= (0.509/2)2-(0.491/2)2=0.014m2E=2.1105MPa则0=665(13+2/312)/( 2.11080.014)=4.75mm所以钢管桩总沉降为：K+0=5mm。