贝雷片+钢木组合梁法施工连续刚构箱梁桥0#段托架工法_secret.doc

贝雷片+钢木组合梁法
施工连续刚构箱梁桥0#段托架工法
一、前言
连续刚构箱梁桥0#段由于其梁段高度最高、一次性砼浇注方量最大，而且由下构施工转为上构施工，需将施工作业面积扩展数倍，施工难度极大。托架作为承受全部荷载的工作平台，必须保证足够的强度和刚度。
我公司在总结和吸收各种施工方法的基础上，采用贝雷片+钢木组合梁法施工0#段托架。该方法利用制式器材贝雷片和工字钢组合成承重平台，并通过预埋件锚固在墩身上；底板模板则通过加强弦杆+方木组合结构以伸臂梁的型式支承在工字钢上；梁段标高通过楔块调整。每个0#段只需一次性投入预埋件，其它构件均可重复使用。
该技术应用于京福高速公路福建段层溪Ⅲ号特大桥施工中，取得了良好的经济效益；施工技术的先进性受到业主和社会各界的广泛好评，我们将该技术进行总结整理，形成本工法。
本工法叙述时以层溪Ⅲ号特大桥0#段托架为例。
二、工法特点
1、采用贝雷片代替传统三角形型钢或万能杆件桁架，一方面充分利用了高强材料，保证了工程质量；另一方面，降低了施工难度。工字钢则以伸臂梁的形式承受翼缘板相对较小荷载的同时，部分抵消了主跨内的正弯矩。
2、通过预埋构件安装贝雷片，取消了支架，解决了高墩和水上作业的施工难题。
3、肋木以伸臂梁的型式代替传统简支梁承受上部荷载，减小了跨径，降低了主跨正弯距，从而降低了材料性能要求。并通过模板、钢材和方木三种材料的有效组合，充分发挥了材料的各自性能。
三、适用范围
适用于铁路、公路悬臂浇筑梁桥的0#段和现浇段施工，尤其在高墩、水上作业或地势陡峭、地基软弱等情况下，具有广泛的适用性。
四、施工工艺
(一)工艺原理
根据荷载最大工程部位的受力分析，布置悬臂梁的间距和伸臂梁的跨径，在此基础上合
理选择材料并分配间距，确保强度及刚度满足设计和规范要求；其它工程部位则据此计算材料数量和间距。对于预埋件，则按抗剪强度和局部抗压强度进行检算。
(二)托架布置图（见图1）
图1 托架布置图
(三)施工工艺流程（见图2）
(四)施工要点
1、预埋钢板安装
（1）钢板加工
贝雷片弦杆两根槽钢阴头的间距为80mm，考虑安装误差，钢板厚度选用30mm和10mm两种,按2×30mm+1×10mm组合，宽度按局部抗剪强度计算确定，长度按局部抗压强度计算确定。预埋钢板在工厂统一加工，重点保证销孔成孔直径为50mm，误差≤0.5mm。钢板加工完成并检查无误后，采用焊接法在地面将同一销孔的钢板连成整体。焊接时需提前将贝雷销插入销孔内，保证焊连后销孔中心一致、孔径不变。最后将锚固钢筋焊接在钢板尾端。锚固钢筋选用4Φ25Ⅱ级钢筋，长度不小于70cm。所有焊缝的长度及高度必须满足规范要求。
（2）钢板预埋位置确定
平面位置：贝雷片的数量和水平位置根据各工程部位的荷载谱分析确定后，还应与墩身钢筋和墩顶固结精轧螺纹钢位置比较，如有发生冲突，应避开竖向精轧螺纹钢，可适当挪动钢筋或贝雷片位置，严禁任意截断钢筋。预埋钢板的水平位置则与各贝雷片上下弦杆对应。
图2 托架施工工艺流程图

施工准备
墩身模板、钢筋安装
预埋钢板安装
墩身砼浇筑
贝雷片安装
型钢安装
模板安装
托架预压
0#段施工
拆除托架材料
割除钢板
堵塞锚固槽

标高：对于底板钢板，预埋标高位置主要考虑以下因素：a、型钢高度；b、方木及楔块高度；c、模板厚度；d、线路纵坡；e、挂篮底模及其纵梁、后下横梁必需的作业空间；对于翼缘板钢板，由于其型钢两端直接支承于底板型钢之上，因此其较底板钢板高差正好为底板型钢高度。
(3)钢板就位
总体施工顺序：先底板，后翼缘板。
各部位施工顺序：墩身模板、钢筋安装合格→测量放样定出预埋钢板位置→模板开孔→安装上排两侧定位预埋钢板→安装上排其他预埋钢板→安装下排两侧定位预埋钢板→安装下排其他预埋钢板→焊接预埋钢板对拉钢筋→施工预留槽。
(4)钢板安装质量保证措施
①定位预埋钢板的标高及水平采取水准仪配合水平尺检查。并以定位钢板的销孔为基准
线，挂线安装其他预埋钢板，确保同排钢板在同一水平面上。
②安装下排钢板时，除准确丈量上下排钢板销孔的间距与贝雷片上下弦杆销孔的间距（1.4m）完全一致外，还应吊锤球检查上下排钢板的垂直度，以确保贝雷片在同一水平面上。
③全部钢板最终固定前，应进一步用定位杆检查上下排钢板销孔的间距。定位杆选取顺直的角钢按间距1.4m上下焊贝雷销的方法加工而成。将定位杆依次插入上下对应销孔，如无法顺利插入，应及时调整，确保贝雷片安装顺利。
④根据受力分析，上排钢板承受拉应力，为弥补钢板与砼之间的抗剪强度，在上排对应预埋钢板上加焊4Φ25Ⅱ级钢筋，形成相互间的对拉。
⑤为确保日后钢板割除不露出砼面，不致于影响墩身外观。预埋钢板紧贴墩身周围采取粘贴泡沫板的方法预留凹槽。为保证作业空间，凹槽深度不小于3cm，凹槽宽度应保证距钢板边不小于10cm。
2、贝雷片安装
墩身模板拆除且砼达到25～30Mpa后，即可安装贝雷片。吊装采用塔式起重机和倒链配合进行。贝雷销打入后，应同时将保险插销插入以防止销子脱落。同侧全部贝雷片安装就位后，安装上下加强弦杆。安装上加强弦杆时需注意将弦杆螺栓孔板置于底面，使连接加强弦杆与桁架弦杆的弦杆螺帽不致外露。最后采用2[10槽钢按贝雷片间距钻眼，将全部贝雷片栓接于支撑架孔，以增强横向稳定性。
3、工字钢安装
工字钢直接支承在贝雷片上，工字钢的数量按结构受力分析确定，水平间距则根据上承模板肋木的跨径需要确定。
工字钢正式吊装前首先对应每个贝雷片支点处加焊厚度不小于1cm的钢板作为加劲肋。吊装机械设备选用塔式起重机和倒链。吊装按先底板后翼缘板和先内侧后外侧的顺序进行，为保证上承面积，将工字钢两两拼接在一起。为确保工字钢整体受力和抗倾覆稳定性，可采用“骑马螺栓”将工字钢与贝雷片连成一体。“骑马螺栓”的具体作法是：采用直径不小于φ20的圆钢加工成U形，前端加工螺纹，U形钢的长度和宽度满足将工字钢和贝雷片卡住即可。U形钢筋卡住后，采用厚度不小于20mm的窄钢板两端钻眼穿入U形钢，并用双螺帽反扣于贝雷片上弦杆。
4、底模安装
考虑施工方便，0#段模板一般选用木模。因此，选用大块方木加工成楔块调整纵坡，布置方向同工字钢。为减少非弹性变形，要求方木材质坚硬且表面平整。为避免失稳，方木应尽量选择规格较大的以减少层数，同时，楔块最小厚度不应小于5cm。
底模肋木如全选钢材，受模板强度制约，钢材间距不宜太大，钢材性能不能充分发挥且造成模板难以固定；如采用木材，材料性能难以满足强度、刚度要求。如采用钢木组合成伸臂梁，则克服了上述缺点。施工中注意以下几点：
（1）根据箱梁荷载谱，底模肋木宜顺桥向布置；伸臂梁的跨径由荷载最大工程部位的受力分析确定。并根据各工程部位的受力状况，进一步确定钢木数量及间距。
（2）选取的型钢和方木的高度应一致，且钢木组合强度和刚度应同时满足规范要求；
（3）为便于底模和腹板外模固定，底板最外侧和模板的纵向接缝下应采用方木作为肋木。
5、托架拆除
托架的拆除按安装的逆序进行。为保证工程质量和加快工程进度，托架拆除一般可以分成三个阶段。
（1）0#段砼达到设计强度的70%后，拆除翼缘板托架；
（2）0#段砼张拉完成后，视挂篮底模后锚系统高度及必要的操作空间，拆除底模直至工字钢；
（3）悬浇段施工到2#段，即挂篮底模系统推移至1#段后，即可进行底板贝雷片拆除和预埋钢板割除作业。
最后，采用高标号水泥砂浆将预留槽封闭。
五、材料(见表1)
表1 托架主要材料数量表
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
说 明
1
贝雷片/上下加强弦杆
制式器材
片/根
24/48
数量根据0#段悬臂段及施工荷载重量计算确定
2
工字钢
I36a×12m
根
12
用于底板，长度不短于桥面宽度
3
工字钢
I25a×12m
根
12
用于翼缘板，长度不短于0#段长度
4
槽钢
[10×6m/4m
根
4/4
用于贝雷片横向连接，长度根据最外侧两片贝雷片距离确定
5
A3钢板
□700×220×30/10㎜
块
(2×24/24)
焊接成7cm厚钢板作为贝雷片上弦杆预埋件,端部钻2φ50㎜圆孔用以贝雷片和加强弦杆连接
6
A3钢板
□500×220×30/10㎜
块
(2×24/24)
焊接成7cm厚钢板作为贝雷片下弦杆预埋件, 端部钻2φ50㎜圆孔用以贝雷片和加强弦杆连接
7
A3钢板
厚10mm
块
若干
工字钢与贝雷片支点处加劲肋板
8
II级钢筋
Φ25㎜
根
若干
预埋钢板对拉锚固钢筋
9
I级钢筋
Φ20㎜
根
若干
工字钢与贝雷片支点处“骑马螺栓”
10
方木
□20×20cm
根
若干
0#段纵坡调整,数量根据贝雷片与模板肋木之间高度和托架宽度确定
11
方木、加强弦杆
高度h=10cm
根
若干
模板肋木,长度根据0#段悬臂段长度确定,根数根据0#段悬臂段荷载重量计算确定
六、机具设备(见表2)
表2 托架使用主要机具设备表
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
说 明
1
塔式起重机
QTZ40
台
1
材料场内垂直及水平运输
2
倒链
≥2T
台
2
构件调整就位
3
倒链
≥1T
台
4
构件临时固定
4
钢筋切断机
GQ40
台
1
钢筋加工
5
钢筋弯曲机
GW40
台
1
钢筋加工
6
钢筋调直机
GT4-14
CK
1
钢筋加工
7
交流电焊机
BX1-401
台
2
钢筋、钢材焊接
8
气割设备

套
1
钢板切除
9
自动安平水准仪

台
1
钢板定位高程观测
七、劳动组织（见表3）
表3 托架劳动组织安排表
序号
作业组
主要工作内容
人 数
技术
人员
技术
工人
普通
工人
1
技术组
施工组织设计
现场技术指导、质量控制及安全检查
3

2
测量组
托架平面位置及高程测量
1
2

3
钢筋组
托架钢筋、钢材加工及安装
1
2
2
4
模板组
模板制作、安装、调整及拆除
1
2
3
5
起重组
材料吊装及拆除
1
5
4
八、安全措施
1、施工前应制定详细的施工组织设计和高空作业安全保证措施，并对起重、焊接等特殊工种的工人，进行专门的安全操作培训。所有操作人员进行明确分工，并建立岗位责任制。劳动分工尽可能稳定，不准在操作前临时调换工作，以免由于技术不熟练而发生意外事故。
2、施工现场悬挂醒目的安全警示牌，禁止非施工人员进场。施工操作人员进入现场时
佩戴安全帽，作业时按规定使用劳保用品，高空作业必须系安全带。
3、根据起吊重量、高度、回转半径等各项参数，合理选择塔吊。吊装前必须严格检查起重设备各部件的可靠性和安全性，并进行试吊。
4、吊装现场严格实行统一指挥。吊装过程中除现场指挥人员外，任何人都不得指挥操作。吊装作业区严禁非工作人员进入，所有人员均不得在起吊和运行的吊物下站立。
5、高空作业时，设置防护设施，防止落空坠落。所有多余的物件均全部清除。
6、电焊机等应有接地装置，施焊前检查设备和电线是否漏电。
九、质量要求
1、工程施工所用的各种原材料、机具设备的试验、检验和验收均执行现行的公路施工技术规范和质量验收评定标准。
2、托架设计时，不仅强度必须满足结构受力的安全系数不小于2，而且悬臂端的最大弹性变形不宜大于3mm。同时对工字钢等结构性材料的抗倾覆稳定性进行验算。
3、墩身砼强度达到25Mpa以上后，托架才能开始安装；墩身砼达到100%设计强度后，才能进行托架预压试验。
4、预埋钢板销孔的加工和安装精度作为现场质量控制的重点，横向确保销孔标高在同一水平线上，竖向确保间距与贝雷片的销栓孔对应，且在同一垂直线上。
5、托架全部安装完成后，必须按不小于100%施工总荷载对托架进行充分预压，以消除非弹性变形；同时分析整理出托架受力的弹性变形方程，为立模标高提高依据。
十、效益分析
1、利用制式器材拼装托架平台，加快了材料周转使用，减少了钢材加工量，节约了资源。
2、利用高强材料代替普通钢材，光面钢板辅助以螺纹钢筋对拉锚固，提供了安全可靠的施工环境。
3、通过预埋件安装托架，避免了地基处理和支架搭设，降低了施工难度，加快了施工进度。
4、以京福高速公路福建段层溪Ⅲ号特大桥为例，采用贝雷片+钢木组合伸臂梁作为连续刚构箱梁0#段和现浇段托架，较传统三角形型钢桁架施工0#段和支架法施工现浇段节约工程费用约41.2万元。
5、本工法在层溪Ⅲ号特大桥施工过程中，受到了福建省高速公路指挥部和业主的一致
好评，并组织全线人员现场观摩，为企业赢得了良好的信誉。
十一、工程实例
京福高速公路福建段层溪Ⅲ号特大桥全长284.5m，桥型布置为（72.5＋130＋72.5）米预应力混凝土连续刚构桥，上部结构为单箱单室变高度连续刚构箱梁，采用挂篮悬浇施工。墩身均为矩形薄壁空心墩，最高墩高63m。
0#段总长度10m，其中悬臂长度各2.75m；总高度7m。根据受力分析和现场施工条件，贝雷片（上下带加强弦杆）底板每侧布置8片、翼缘板每侧布置4片。贝雷片与墩身预埋钢板栓接。正面、侧面贝雷片上分别铺设6根I36a、I25a工字钢。底板工字钢上垫□20×20cm方木和楔块以调整标高及线路纵坡，肋木采用加强弦杆和□10×10方木组成伸臂梁。
现浇段长6.5m，梁高3.0m。除上弦杆预埋钢板锚固无法实现对拉，而采取加长锚固钢筋和增设钢筋网片的方法提高抗剪强度外，托架其余施工方法均与0#段相同。
全桥0#段、现浇段各四个，托架平均施工周期7天，经精心控制，整体线形平顺，轴线误差小于3mm，标高误差小于2mm。为最终全桥合拢误差仅为9mm创造了良好的开端。
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