CN102787560A - 大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及市政工程领域，旨在提供一种大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法，该方法依次序包括以下几个阶段：施工准备阶段、支架搭设第一阶段、立柱施工阶段、支架搭设第二阶段、盖梁施工阶段和支架拆除阶段。本发明将立柱施工阶段使用的支架与盖梁结构施工阶段使用的支架进行一体化的设计，钢管柱既是盖梁施工的支撑构件，也是立柱施工的脚手架构件，因此本发明可有效节约施工材料和劳动力使用，加快施工进度；本发明还可延伸运用于梁板等大悬臂、大跨径、体型较大的砼结构施工。

Description

大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工领域，具体地说，是市政道路中的一种大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法。

背景技术

随着社会经济的发展，汽车逐渐进入家庭，使得社会车辆保有量剧增和城市空间有限的矛盾日益突出，交通拥堵已成为常态，城市交通向高空或地下发展势所必然。在道路周边建筑物密集，街道又难于拓宽的情况下，采用高架桥可以疏散交通密集度，提高运输效率。目前国内大型城市中高架桥梁建设已形成规模，仍然难以满足日益增长的交通压力，高架桥梁有着往多层、更高方向发展的趋势。

常规路面高架桥的施工都是分部进行的，即先进行立柱施工脚手架的搭设，以完成桥梁立柱的施工；在立柱形成后再进行立柱上的桥梁盖梁的施工，这时的施工就需要拆除原先搭设的立柱施工脚手架，转而为满堂支架的搭设，便于进行立柱上的盖梁施工。这时如果在交通相对繁忙的城区进行超高桥梁的工程施工，比如发明人曾遇见的某高架立交桥，桥面离地面最高点有32m，立柱高度多在15m以上，要采用钻孔桩加承台基础，下部结构为高立柱加大悬臂盖梁，上部采用预制箱梁，架桥机架设；当时盖梁悬臂的两端已处于两侧匝道上方，施工时地面道路要通行施工车辆，两边匝道上交通又不能中断，因此原先施工中普遍采用的满堂支架体系变得很不适用；而立柱上设预埋件的方案存在着立柱外观受损和焊接安全可靠性的隐患。

综上，要如何合理确定施工支架形式，以确保桥下交通正常通行，确保立柱盖梁施工支架体系安全稳定，加快工程建设进度，减少对周边居民影响等均是目前类似桥梁建设中需待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案是：

一种大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法，依次序包括以下几个阶段：施工准备阶段、支架搭设第一阶段、立柱施工阶段、支架搭设第二阶段、盖梁施工阶段和支架拆除阶段；

所述施工准备阶段包括支架方案的编制、材料租赁(采购)及试验、钢管柱基础的施工；

所述支架搭设第一阶段包括钢管柱的安装、钢管柱底脚用钢筋混凝土固结、钢管柱之间的连系杆安装、立柱施工平台的搭设；

所述支架搭设第二阶段包括钢管柱与立柱的连接施工、贝雷梁的安装、贝雷梁上安放槽钢或工字钢横梁、地面进行调标高钢管架的搭设以及调标高用钢管架的安放。

作为本发明的进一步改进，在所述支架拆除阶段，支架拆除横向由两悬臂端对称向中间位置进行，竖向由上往下进行，顺序地拆除模板、木档、φ48钢管、槽钢(工字钢)、贝雷梁、钢管柱等。

本发明采用直径609mm壁厚16mm等粗钢管柱与定型贝雷梁组成组合支架体系，在桥梁立柱施工阶段，粗钢管柱作为施工脚手架的主要承重构件，盖梁施工阶段钢管柱与贝雷梁组合作为盖梁施工支架；在盖梁施工阶段，该组合支架体系合理利用了贝雷梁较好的抗弯性能和钢管柱较好的抗压性能。本发明利用承台结构作为钢管柱的基础，安全可靠；贝雷梁安放在钢管柱顶端并有效连接，在贝雷梁顶设置槽钢或工字钢横梁，在横梁上搭设用以调节结构底标高的φ48钢管支架；结构施工全部荷载通过钢管支架传力至横梁传力，然后传力至贝雷梁纵梁上，再通过钢管支墩将荷载传至承台，钢管与承台通过混凝土固结连接。在立柱上一定距离设置抱箍连接，钢管支墩与抱箍采用型钢连接，以增强钢管柱的安全稳定性。

由于本发明将立柱施工阶段使用的支架与盖梁结构施工阶段使用的支架进行一体化的设计，钢管柱既是盖梁施工的支撑构件，也是立柱施工的脚手架构件，因此本发明可有效节约施工材料和劳动力使用，加快施工进度。

相比现有技术，本发明的有益效果体现在：

1、盖梁与立柱的一体化支架充分合理地利用了贝雷梁较好的抗弯性能和钢管柱较好的抗压性能。另外通过设置钢管柱底部固结和增加钢管柱与立柱间的连接等构造措施，有效减少了钢管柱的自由长度，使得该组合支架体系具有更高的安全稳定性。

2、该组合支架体系充分利用钢管柱占地面积少、贝雷梁悬挑距离大等特点；一方面可有效减少对地面空间占用，为地面交通通行、施工布置等争取了较多场地；另一方面可直接利用承台作为钢管柱的基础，不必再另设置基础。

3、由于钢管柱、贝雷梁均为定型构件，材料质量安全可靠，易于检查，施工机械化程度高，施工工序简易，施工速度相对较快。

本发明采用钢管柱与贝雷梁组合支架体系的施工工法，可适用于桥梁较高墩柱及大挑臂盖梁的施工支架，初步测算墩柱高度在15m以上时具有较高的经济优势。一体化支架施工速度快，占用空间小，支架体系稳定，该工法可延伸运用于梁板等大悬臂、大跨径、体型较大的砼结构施工。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为采用本发明方法后的钢管柱与贝雷梁组合支架体系立面图；

图3-图6为钢管柱安装施工的顺序图；

图7为钢管柱底脚的固定结构图；

图8为图7的俯视图；

图9为钢管柱与立柱的连接示意图；

图10为图9的俯视图。

图中：1、盖梁；2、操作平台；3、φ48钢管支架；4、25#A槽钢；5、贝雷梁；6、立柱；7、钢管柱；8、钢管柱之间16#槽钢连系杆；9、钢管柱与立柱之间16#槽钢连系杆；10、钢筋砼；11、承台；12、φ25钢筋；13、12#槽钢；14、16#槽钢抱箍；15、16#槽钢连系杆。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明的大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法，依次序包括以下几个阶段：施工准备阶段、支架搭设第一阶段、立柱施工阶段、支架搭设第二阶段、盖梁施工阶段和支架拆除阶段；

一、施工准备阶段：

1.支架方案编制

高立柱桥梁的大悬臂盖梁结构，选用钢管柱贝雷梁组合支架体系。按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)计算盖梁结构施工荷载，根据施工荷载计算贝雷梁承受的最大剪力、弯矩，钢管柱的最大应力值。贝雷梁容许最大应力值300Mpa，允许最大剪力245250N，钢管柱容许最大应力值143Mpa。直径609mm壁厚16mm钢管柱为常用钢管柱，国产贝雷梁为常用贝雷梁。支架方案需按建质[2009]87号《危险性较大工程管理办法》进行专家论证，支架形式见图2的钢管柱与贝雷梁组合支架体系立面图。

2．材料租赁(采购)及试验

φ609钢管、国产贝雷梁均为定型产品，根据实际需要选择租赁或采购。对进场的φ609钢管、φ48钢管、16#槽钢、贝雷梁等材料抽样进行力学性能试验，同时全数进行外观及尺寸验收。对不符合规范或设计要求的材料严禁使用在支架上。

3．钢管柱基础施工

在钢管支架方案编制阶段，首选钢管柱立在承台上，如因承台尺寸小不能满足钢管柱安放要求时，需另外单独设置钢筋混凝土基础。以φ609钢管，壁厚16mm为例，每节钢管柱顶端、底端均设置有实心法兰盘，按钢管达到容许承载力143Mpa时支架对基础压力计算为：

钢管柱轴力F=σ₁A₁＝143×π×(609×609-577×577)÷4=4260301.76N

σ₁：钢管柱应力，A₁：钢管柱截面积，

基础承受压力σ₂=F/A₂=4260301.76÷(π609×609÷4)=14.6MPa。

σ₂：基础受压应力，A₂：法兰盘面积，

根据计算结果，C30承台或C30钢混基础能满足钢管柱基础的要求。钢混基础尺寸根据钢管柱尺寸和土基承载力确定。

二、第一阶段支架施工

1.钢管柱安装

钢管柱采用分段安装，常用钢管柱有9米、6米、4米、3米、2米、1米等各种规格，根据立柱高度选用钢管长度组合，钢管两端设置法兰盘，两段钢管之间采用螺栓连接。

钢管柱7的安装顺序见图3-图6的钢管柱安装施工顺序图；钢管柱的接高和连系杆的安装，均由施工人员在曲臂登高车上操作。

第一步(见图3)：以两个钢管柱7为单元，在地面进行上下连系杆的连接；连系杆为16#槽钢。

第二步(见图4)：用吊机将钢管柱7竖直在承台11上。

第三步(见图5)：工人在曲臂登高车上连接其余的槽钢连系杆，构成框架。

第四步：工人在曲臂登高车上进行钢管柱7的接高。

2.钢管柱底脚用钢筋混凝土固结

钢管柱7安装就位后，为改善钢管柱7的承载性能，将钢管柱7底脚固定。底脚固定采用钢筋混凝土结构，钢筋由基础预留和后放置的φ25钢筋12组成，钢筋砼10由4根12#槽钢构成箍架结构后进行浇筑，固结后形成的尺寸为1米长宽，0.3米高。

3.钢管柱之间连系杆安装

将钢管柱7之间剩余连系杆安装，按间距1.7米一道设置，连系杆与钢管柱7采用螺栓连接。连系杆在立柱施工阶段可作为立柱施工操作平台搭设。连系杆采用吊机吊装到位，安装人员站在曲臂登高车上进行安装。

4.立柱施工操作平台搭设

为保证立柱钢筋、模板施工作业，必须在钢管柱各高度位置设置操作平台。利用钢管之间的槽钢连系杆，在两连系杆上布置钢管，钢管与连系杆用扣件卡住，然后在钢管上满铺脚手片，同时在操作平台一圈需设置密目网。

三、桥梁立柱施工

桥梁立柱施工阶段，利用支架的槽钢联系杆，布置钢管、脚手片，作为立柱结构施工操作平台，人员在操作平台上进行钢筋、模板施工。立柱施工需特别注意控制混凝土浇筑速度，以确保立柱模板稳定。桥梁立柱也是盖梁支架加固的重要依托，具体结构施工方法此工法中不详细阐述。

四、第二阶段支架施工

1.钢管柱与立柱连接施工

根据支架方案中要求布置钢管柱7与立柱6的连接位置，此连接是为了减少钢管柱7的计算长度，改善钢管柱受力性能。一般按间距小于10米设置一道16#槽钢抱箍14，且支架顶部、底部必须设置；再连接16#槽钢连系杆15，连接形式见图9和图10。其中钢管支墩与立柱连接按间距不大于10m一道设置，连接位置与钢管支墩横向连接相对应；立柱抱箍、钢管支墩与立柱连接均为16#槽钢。

2.贝雷梁安装

贝雷梁采用吊机吊装，三个人工配合安放。在贝雷梁两端各栓一个粗绳，每根由一人拉住，贝雷梁起吊过程中，人工拉绳以控制其贝雷梁方向，贝雷梁吊至钢管柱顶端时，顶端操作平台上的工人指挥吊机，缓慢放贝雷梁至设定位置。

3.横梁安装

首先按照施工方案在贝雷梁上进行槽钢横梁位置放样，然后利用吊机将槽钢或工字钢横梁逐根吊装就位，人工在贝雷梁上配合吊机准确将槽钢横梁就位。

4.调标高用钢管架搭设及安装

φ48钢管支架3的立杆按60×60cm布置，步距按不大于120cm设置，必须按要求设置扫地杆、剪刀撑。钢管架在地面的预留场地上进行搭设，搭设完成后进行整体吊装，安放在25#A槽钢4或工字钢构成的横梁上，所有立杆必须立在横梁上。钢管架就位后检查调整立杆全部与横梁接触，以确保所有立杆整体受力。

五、盖梁施工阶段

1.盖梁钢筋、模板、混凝土施工均依靠其下部支架，结构施工及验收按照设计图纸和《城市桥梁工程施工与质量验收规范》(CJJ2-2008)，具体施工方法在此工法中不详细阐述。

2.混凝土浇筑施工重点控制

(1)混凝土浇筑顺序

根据支架结构大悬挑的特性，混凝土浇筑施工必须从中间往两边对称浇筑，以减少支架不均匀受力。

(2)实时在线监测

盖梁支架采用大直径钢管支墩加贝雷片纵梁组合体系。考虑到此种支架形式使用较少且支架高度较大，为确保支架体系的安全可靠，本着谨慎仔细设计、认真细致安装和实时同步监测的原则，在支架体系的重要节点部位布置应变片，进行支架体系的实时监测，以及时掌握支架体系各部位的实际应力情况，为实际施工提供第一手的数据。

建议应变片布置位置如下：

①、支架体系中钢管支墩有4只，为对称布置，每钢管墩至少布置一只，且选取一只钢管支墩上、下各布置一个比较应变片，需设置6片；

②、在钢管支墩位置正上方的贝雷架各杆件上(立杆、斜杆、弦杆等)布置应变片，贝雷架计4片，放置于4只钢管墩上，考虑到贝雷架受力的不均匀性，需设置12片；

③、钢管支墩与立柱抱箍之间的连接杆上布置应变片，以取得连接杆件的实际应力情况，上、中、下三个位置分别设置，需设置6片。

六、支架拆除阶段

支架拆除施工。盖梁结构达到设计强度100％后可进行支架拆除。支架拆除横向由两悬臂端对称向中间位置进行，竖向则从上往下进行、顺序拆除模板、木档、φ48钢管、槽钢(工字钢)、贝雷梁、钢管柱等。首先从φ48钢管拆除开始，在φ48钢管与底模方木间设置有木楔，通过敲出木楔，松动钢管支架，然后进行支架拆除。模板、木档、钢管、槽钢等材料卸落后放在贝雷梁上用吊机吊下，贝雷梁、钢管柱等在逐层拆除连系杆件后及时用吊机卸落。拆除过程中操作人员在下层操作平台内作业，操作平台四周设置安全防护措施。

本发明主要材料和设备有：

1、支架主要材料

Φ609钢管柱(或其他型号粗钢管柱)、国产贝雷梁、25#槽钢或22#工字钢(根据结构荷载)、Φ48钢管、16#槽钢(钢管柱之间连系、钢管柱与立柱连系)、脚手片、密目网。

2、主要设备

以单个支架施工为例，其主要机具设备见下表：

本发明在施工过程中按照施工方案施工，钢管柱、贝雷梁搭设按方案进行验收，调标高用钢管支架按《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》(DB33/1035-2006)验收。

开始使用阶段应采用实时在线监测系统对组合支架体系的应力应变及沉降位移等情况进行监测监控，以监控一体化支架体系的安全可靠性，监测支架体系实际受力及变形等与设计计算的符合情况。

支架搭设允许偏差

一、主控项目

1．支架使用的钢管柱、贝雷梁、连系杆等材料需与方案一致；

2.支架形式与支架方案一致；

二、一般项目

1.钢管柱垂直度≤3‰且≤10mm，钢管柱位置偏差≤10mm。

2.贝雷梁位置偏差≤10mm。

3.φ48钢管支架满足《建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程》(DB33/1035-2006)。

下面对本发明进行效益分析，以20米高盖梁结构为例，盖梁与立柱一体化支架和传统立柱与盖梁分别搭设支架进行对比，如下：

1、工期效益

一体化支架在立柱施工完成后即可继续进行后续支架搭设，最后一次性拆除，支架搭设共需时间约5天。常规立柱盖梁施工，在盖梁施工时需拆除立柱施工脚手架，然后进行盖梁支架搭设。立柱脚手架搭、拆，盖梁支架搭、拆，共需约10天时间。

2、经济效益

一体化体系搭拆需4个架子工及一台吊机，盖梁满堂支架搭设需10个架子工，比较两种支架体系搭设每天耗工(含吊机)费用相当。贝雷梁与钢管支架对比满堂支架体系每天的材料租赁费相当。因一体化支架施工工期减少，租赁费用相应减少。一体化支架与分两次搭设支架节省了立柱施工脚手架搭、拆的费用。另外钢管柱与贝雷梁组合支架体系对下方交通影响小，节省了交通管理费用，取得良好的经济效益，如下表：

3、社会效益

满堂支架在盖梁下方需满堂布置，影响范围大，如下方有通车需求，仅能通过设置小门洞方式。钢管柱与贝雷梁组合支架体系占地面积下，贝雷梁下弦杆上满铺有脚手片、密目网，下方可以安全通车。相比较钢管柱与贝雷梁组合支架体系社会效益良好。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法，其特征在于，依次序包括以下几个阶段：施工准备阶段、支架搭设第一阶段、立柱施工阶段、支架搭设第二阶段、盖梁施工阶段和支架拆除阶段；

所述施工准备阶段包括支架方案的编制、材料租赁(采购)及试验、钢管柱基础的施工；

所述支架搭设第一阶段包括钢管柱的安装、钢管柱底脚用钢筋混凝土固结、钢管柱之间的连系杆安装、立柱施工平台的搭设；

所述支架搭设第二阶段包括钢管柱与立柱的连接施工、贝雷梁的安装、贝雷梁上安放槽钢或工字钢横梁、地面进行调标高钢管架的搭设以及调标高用钢管架的安放。

2.根据权利要求1所述的大挑臂盖梁与立柱的支架一体化施工方法，其特征在于，在所述支架拆除阶段，支架拆除横向由两悬臂端对称向中间位置进行，竖向由上往下进行，顺序地拆除模板、木档、φ48钢管、槽钢(工字钢)、贝雷梁、钢管柱等。

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