连续梁0号段钢管柱支架设计及施工技术
摘要：进行连续梁0号段施工时，支架方案的设计不仅要考虑其本身的承载力、稳定性和刚度，还得考虑施工便利性及施工人员安全。而采用钢管柱支撑为满足上述要求的优选方案。该文结合了湘桂线柳江双线特大桥0号段采用钢管柱支撑0号段的施工实例，详细介绍了该方面的关键施工技术及设计检算方法。 关键词：0号段钢管柱支架施工技术受力检算 1 工程概况
柳江双线特大桥上部为（60m+5×104m+60m）的连续梁。其中27～32#墩为主墩，墩高均为25m，主墩0号段长12m、底板宽6.6m、截面中心高8.0m、顶板宽10.96m。连续箱梁为三向预应力体系，设计砼标号为c55高性能混凝土，单个 0号段砼数量为328.9m3，须一次性灌注完成。本桥0号块均采用钢管柱支撑法组织施工。 20号段支架施工方案
主墩墩身施工完毕后，在0号块悬臂下部投影面的承台位置上每侧各支立2排φ630×10mm螺旋钢管柱，每排4根，于钢管立柱的中部及上部各设一道 [20a槽钢剪刀撑与墩身预埋钢板相互间进行连接及立柱之间连接加固。采用i36b工字钢架设在两根钢管立柱之间作为横梁，其上铺设间距30cm的i14工字钢作为纵向分配梁，然后在纵向分配梁上满铺6mm厚钢板，最后在钢板上铺设底板及侧模。支架结构见图1、图2所示。
图10号段钢管柱支架结构侧面图
图20号段钢管柱支架结构正面图 3 钢管立柱施工 1）钢管立柱
立柱采用钢管，沿桥纵向主墩大小里程各设置2排，每排4根立柱，每个0号段支架系统由16根钢管立柱组成。钢管立柱直径为630mm，壁厚为10mm的钢管，下部用法兰盘与承台预埋螺栓相连。沿管柱设两道 [20a槽钢剪刀撑与墩身预埋钢板相互间进行连接及立柱之间连接加固，分别设于钢管立柱的中部及上部。立柱底部的连接法兰盘螺栓在承台混凝土浇筑时按照设计位置进行埋设，埋设时，连接螺栓用长宽为80cm，厚1.2mm的钢板定位和固定，固定钢板与承台钢筋焊接，以免浇注混凝土时移动。在安装φ630mm钢管立柱时，钢管底部支撑在承台预埋钢板上，并与支撑钢板焊接，为防止钢管立柱的底座处产生滑移失稳，沿钢管周身均匀焊接6块16cm×13cm×1cm楔型钢板。立柱顶端焊接一块75cm×75cm×1.2cm钢板作托帽以安放i36b工字钢横梁。 2）i36b工字钢横梁
采用工字钢架设在钢管立柱上做横梁，共两道，长12m，横梁采用双拼i36b工字钢。由横梁将上部结构重量分配到各立柱上，为
确保稳定，横梁与立柱托帽焊接，并在托帽设置限位块，防止工字钢横梁横移脱落。 3）纵向分配梁
在i36b工字钢横梁上铺设i14工字钢作纵向分配梁，分配梁纵向间距为30cm，分配梁一端搭接在墩柱顶部，搭拉长度为1.2m。然在横梁上满铺6mm厚钢板。施工时要使钢板接缝位于工字钢顶面上，并焊接接缝，确保不漏砂。最后在钢板上铺设砂箱、0号段底板及侧模等。
4）作业平台及人行通道
纵向分配梁及分配梁上的满铺钢板均悬挑出0号段梁底周边外2m左右，作为作业平台及人行通道，并在通道钢板上焊接防滑条，四周设置护栏杆，上部护身栏杆高1.2m，下部护身栏杆距通道钢板0.6m，同时设180mm宽挡脚板。 5）支架预压
为保证0号块梁段砼结构的质量，检验支架的承载稳定性，在支架搭设完毕后、在施工0号块梁段前进行预压处理，以消除支架非弹性变形，同时取得支架弹性变形和非弹性变形的实际数值，作为梁体立模的预拱值数据设置的参考。
本工程利用塔吊吊装水箱进行支架压重试验。加载前先测量初始高程，堆载后定时进行观测，直到沉降稳定后卸载。立模高程为设计高程与弹性压缩量之和。压重时在每边底模的四角附近布置4
个观测点，采用在托架上方挂垂直线锤或在托架下方划油漆标记。 在搭好的支架上用塔吊配合安放好钢板制作的水箱，然后给水箱加水，并精确计算和控制水箱自重和水箱中水对托架产生的荷载，同时记录试验测量数据。然后通过水阀放水，拆除水箱完成试验。
支架预压采用按梁重50％、80％、120%分级加载方式，每完成一级加载后对所有测点进行一次测量。卸载也采用分级卸载的方式。每完成一级卸载，也对所有测点进行一次测量。最后整理预压结果记录，形成一个总体的结果分析报告，通过对支架变形包括弹性、非弹性变形数据的监控，将预压结构分析报告中的数据用于指导0号块施工。 4支架结构受力检算 4.1荷载取值
1）0号段砼作用于梁底的均布荷载：f1=（328.9×26）/（6.6×12）=108.0kn/m2；
2）施工人员及设备荷载：f2=3kn/m2 3）振捣砼产生荷载：f3=2kn/m2 4）倾倒砼产生荷载：f4=2kn/m2
5）模板、砂箱、厚6㎜钢板荷载：f5=6kn/m2 6）i14工字钢纵向分配梁荷载：f6=16.9×9.8×10-3/0.3=0.55kn/m2
4.2结构检算
1）i14工字钢纵向分配梁结构检算
i14工字钢材料特性为：a=21.5cm2，w=102cm3，重量=16.9kg/m，e=206gpa，i=712cm4。
将i14工字钢纵向分配梁简化成受均布线性荷载，跨度为2m的简支梁进行计算，如图3所示。则有：
图3i14工字钢分配梁受力检算示意图
q=（f1+f2+f3+f4+f5+f6）×0.3=121.55×0.3=36.47kn/m； mmax=ql2/8=36.47×22/8=18.24knm
故σmax=mmax/w=（18.24×103）/（102×10-6）=178.8mpa＜[σ]=180mpa
qmax= ql/2=36.47×2/2=36.47kn
τmax=qmax/a=（36.47×103）/（21.5×10-4）=17.0mpa＜[τ]=100mpa
fmax=5×ql3/384ei=（5×36.47×23）/（384×206×712）=2.59mm＜l/400=5mm
工字钢纵梁满足受力要求！ 2）i36b工字钢横梁结构检算
工字钢材料特性为：a=83.5cm2，w=919cm3，重量=65.6kg/m，e=206gpa，i=16530cm4。
靠近桥墩中间跨的双拼i36b工字钢横梁承受的荷载为最大，其跨度为2.4m，承受其横向左右各半跨（1+2）/2=1.5m的荷载，将i36b横梁简化成受均布线性荷载的简支梁进行计算。则单根工字钢横梁：
q=[（f1+f2+f3+f4+f5+f6）×1.5]/2+65.6×9.8×10-3=91.8kn/m；
mmax=ql2/8=91.8×2.42/8=66.1knm
故σmax=mmax/w=（66.1×103）/（919×10-6）=71.9mpa＜[σ]=180mpa
qmax= ql/2=91.8×2.4/2=110.2kn
τmax=qmax/a=（110.2×103）/（83.5×10-4）=13.2mpa＜[τ]=100mpa
fmax=5×ql3/384ei=（5×91.8×2.43）/（384×206×16530）=0.49mm＜l/400=6.0mm 工字钢横梁满足受力要求！ 3）管柱结构检算
钢管立柱采用φ630钢管柱，壁厚不小于10mm，最大自由长度为10m，自身及顶上i36b工字钢横梁共重41.7kn。
经分析可知，靠近桥墩的中间钢柱承受的荷载为最大，每个钢管柱承受面积为2.4×1.5=3.6m2上部荷载，则每根钢管柱的轴向压力为p=（f1+f2+f3+f4+f5+f6）×3.6+41.7=479.3kn。
钢管立柱的强度校核：
a需=n/[σ]= 479.3×103/180=2.663×103㎜2
φ630钢管（δ=10mm）a=π（6302-6142）/4=19.5×103㎜2＞a需，故立柱的强度足够。 立柱的压杆稳定计算：
a=π（6302-6102）/4=19.5×103㎜2 iz=π（6304-6104）/=9.36×108㎜4 iz=（iz/a ）1/2=219.1㎜
取μ =1, l=10m，则柱的长细比为λ=μl/iz=45.6 查表得稳定折减系数 =0.905
n/ a=（479.3×103）/(0.905×19.5×103)=27.2mpa＜[σ]= 180mpa满足稳定要求。 5 结束语
本桥连续梁0号段采用钢管支架支撑并通过精心设计、精细管理，比计划提前了16天完成，施工中支架稳定，未出现质量及安全问题，体现了钢管支撑承载力大、变形小、安全性能高的优点。工程质量验收达设计及规范要求，为今后相类工程施工积累了经验。
