钢管桩贝雷片现场施工方法

一、工程概况

1、工程概况

XX自桩号K3+402.345起至K4+177.345止，主线桥共7联包括：29#、30#、31#、32#、33#、34#、35#。基础形式为扩大基础和钻孔灌注桩，扩大基础采用C30钢筋砼包括：5.1×5.8米和5.8×6米两种形式；钻孔灌注桩采用C30钢筋砼包括：桩径为1.0米、1.5米和1.8米三种。承台采用C30钢筋砼，墩柱采用C35钢筋砼，桥梁上部结构采用C50预应力混凝土连续箱梁，桥面铺装采用C50抗渗钢筋混凝土。

由于XX桥位于河道内，为避免雨季施工期间河道内水位上涨浸泡支架基础而造成满堂支架不稳定，我项目部决定下部采用钢管贝雷梁支架，从而可避免受河道内水位及雨水影响，保证支架的整体稳定性，确保施工安全。

箱梁断面图如下图。

桥梁纵断

面图

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桥梁横断面图

2、主要工程量：

XX#桥桥梁面积3380m2，C50混凝土用量2577 m3，混凝土指标

0.762m3/m2。普通钢筋用量:395.9t ,普通钢筋指标117.2Kg/m2，预应力钢绞线用量115.59t ,钢绞线指标 34.2Kg/m2。

二、现场特征及施工条件

1、气象

本工程位于XX市。属于华北暖温带沿海湿润季风性大陆性气候。6-9月份为多雨季节，年平均气温为12.3o C。年平均降水量为711.2 mm,夏季海雾频繁，春夏多东南风，秋冬多西北风，年均受台风影响较多。

2、地质状况

从上至下地质情况如下：（1）杂填土，厚度2米。（2）粉质粘土厚度为1米（3）粗砂、砾砂层，厚度1米左右（4）强风化岩。

三、编制依据

1、《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008

2、《钢管满堂支架预压技术规程》JGJ/T 194-2009

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3、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50—2011）

4、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD063—2007）

5、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）

6、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）

7、《XX工程施工四标段设计图纸》

8、《XX施工组织设计》

9、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》

10、工程地质情况及现场施工条件。

四、资源配备情况

1、项目部主要管理人员配备

序号岗位姓名职责

1 项目经理项目组织、协调

2 执行项目经理项目总体实施、组织与管理

3 项目总工方案编制、交底及质量控制

4 项目副经理安全文明施工及后勤保障

5 生产副经理现场施工组织与协调

6 安全工程师现场安全文明施工及后勤

7 结构工程师现场施工

8 施工员现场施工

9 质检工程师现场质量控制

10 测量工程师测量放线与高程控制

11 材料员设材组织与供应

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12 试验工程师

2、施工人员配备

序号工种数量职责

1 电焊工 6 钢管立柱加固、焊接

2 气焊工 4 钢材切割

3 安装工20 钢管立柱及贝雷梁安装

4 信号工 2 指挥吊装

5 专职安全员 1 现场安全文明施工

6 电工 1 现场临时用电

3、材料配备

材料名称数量

DN529钢管桩149t

H型钢141t

[12型槽钢40t

贝雷架（国产321，3×1.5m）492t 15cm*30cm*1cm钢板 2.3t

4、机械设备配备

名称型号数量

汽车吊25T 2

汽车吊50T 1

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挖掘机PC300 2

铲车ZL50 1

电焊机台 4

气焊套 2

5、测量仪器设备配备

仪器设备名称规格型号单位数量

全站仪苏州一光台 1

水准仪SZ1032自动台 1

塔尺把 2

钢尺50m、30m 把 2

五、贝雷架支架布置

考虑到XX#桥位于河道内，若采用满堂支架将影响河道泄洪能力，且支架易受到河水冲击，稳定性受影响，故项目经理部决定在河道内采用钢管立柱贝雷梁代替满堂支架，贝雷梁上部与梁底之间仍采用满堂支架。

采用钢管立柱贝雷梁施工的主要目的是为了避免雨季、汛期带来的不利影响，保证整体支架的稳定、安全性。

贝雷梁上方采用碗扣满堂支架主要目的是为了便于箱梁浇筑后支架尤其是钢管立柱贝雷梁的拆卸方便，同时具有强度高，拼装省力，施工速度快，功能多，安全可靠，外观整齐的优点。

钢管立柱及贝雷梁施工图如下：

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精心整理 4#115#

116#贝雷架基础平面布置图1010490101024524512604901260245单位cm 245

C30钢筋混凝土条基外径529mm，壁

厚 8mm钢管柱

[12型槽钢

588mm*300mmH型工字钢贝雷架

方木

碗扣支架

2800

100

900

150

350350350350350350350贝雷架横断面布置图 单位cm

说明：

XX#桥箱梁共4跨，跨径为30+35+35+30m，宽为25.5m。支架宽度为28m（每侧加宽1.25米作为施工平台），长度为134.9m。

2、施工步骤：

（1）测量放线

根据设计方案和平面布置图，采用全站仪和钢尺放出条形基础及立柱位置。

（2）条形基础施工

基础采用C30钢筋砼（配筋按照10kg/m3)，基础长度为28m，高度1m，宽度1.2m，共18道。条基砼钢管立柱位置预埋1cm厚钢板，钢板平面要求处于同一水平面上。条形基础持力层为强风化岩层,与设计扩基持力层一致。

（3）钢管立柱及H型钢施工

立柱采用Φ529mm，壁厚8mm钢管立柱，钢柱底部焊接在预埋钢板上与基础连接，同时在四角采用加焊10×20cm三角钢板以加强钢柱稳定性。钢柱间距3.5m，每道基础设置8根钢柱，共计144根，高度为9米。钢柱横向与纵向之间都采用［12型槽钢连接。立柱横桥方向主梁采用H型钢，H型钢尺寸为588mm*300mm，与钢柱顶连接成整体，并保证H型钢中心与钢管立柱中心重合。钢管立柱施工过程中注意竖向垂直度的控制。

（4）贝雷梁施工

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贝雷梁采用国产“321”公路钢桥桁架（3×1.5m),纵向根据箱梁跨度分3跨布置，30m跨度按10.1m+4.9m+10.1m布置，35m按12.6m+4.9m+12.6m 布置，墩柱两侧及横梁处按照跨度4.9m布置。横向截面布置根据箱梁具体结构布置，采用间距为90cm单层贝雷片,贝雷片纵向3m上下都用配套支撑架作为横向联系，把贝雷片联成整体，使每排贝雷片受力较为均衡。

六、荷载计算

根据设计方案及设计平面图，XX#桥箱梁跨河道部分钢柱横向间距为

3.5m,纵向分别在横梁处、跨中处设置两排钢柱，跨度分别为

4.9m,10.1m,12.6m。最大跨度为12.6m，因此以12.6m跨度为例进行验算。支架宽度为28m,该段砼方量为250m3，面积为12.6×28=353m2。

1、荷载计算

（1）新浇筑砼自重

a 、砼密度： 26KN/m3(包括砼、钢筋和钢绞线等)。【参照《路桥施工计算手册》P172】

b、箱梁砼：V=250m3，G=250×26=6500KN。

c、箱梁支架面积：A=12.6*28=353 m2

砼自重产生荷载：Q1=G/A =6500/353=18.5KN/m2

（2）支架自重荷载

Q2=（16.48kg+13.34kg+3.63kg×2×5+8.31kg×2）

/0.81m2=102.148kg/m2，即1.02KN/m2。

考虑到纵横向剪刀撑、水平剪刀撑及防护栏杆等，支架容重荷载乘以

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1.2的系数，即

Q2=1.02KN/m2×1.2=1.224KN/m2。【贝雷梁上满堂支架总高度为

5.5m-6m，立杆高度按3m+2.4m组合考虑，根据JTJ166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》，每个0.9*0.9单元格包含1根LG-300（1

6.48kg/根）、1根LG-240（13.34kg/根）、2根0.9m横杆共5层（3.63kg/根）、2个KTC-60（8.31kg/个）。】

（3）模板自重（含竹胶板、方木）荷载

纵向方木10*15@0.9m，横向方木10*10@0.25m，竹胶板厚1.2cm，则每平米模板（含竹胶板、方木）容重：

Q3=[（0.1m*0.15m*2*0.9m）/0.81m2+（0.1m*0.1m*4*1m）]×

8KN/m3+0.112KN/m2=0.587KN/m2+0.112KN/m2=0.7KN/m2

【方木容重根据《路桥施工计算手册》取值按较高值8KN/m3计，竹胶板荷载取0.112KN/m2。】

（4）施工荷载：Q4=1KN/m2

（5）振捣时产生的荷载：Q5=2KN/m2

（6）倾倒砼时产生的冲击荷载：Q6=2.0KN/m2

（7）风荷载：ωk=0.7μsμzω0

计算时荷载分项系数按永久荷载1.2、可变荷载1.4进行选用。

2、钢结构自重荷载

（1）贝雷梁重量

贝雷架梁长12.6m，高1.5m，贝雷架理论重量：288 Kg/片/3m=96kg/m。

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贝雷架顺桥向搭设，横桥向间距为0.9m，共设32排。

G1贝雷=32排*12.6m/排*96Kg/m=38707.2kg =39t

（2）立柱上H型钢重量

H型钢采用单排，理论重量：151kg/m

G2=28×151×2=8456kg=8.456t

（3）Φ529mm钢管重量

Φ529mm钢管壁厚8mm，高9m,间距3.5m,每跨数量共16根，理论重量：102.08Kg/m。

G3钢柱=9m×102.08Kg/m×16根=14699.52kg=14.7t

钢结构总重：G=G1+G2+G3=39+8.456+14.7=62.2t，即622KN。

由此，可求得每平方米钢结构自重荷载：

Q7=622/（12.6×28）=1.76KN/m2

箱梁荷载控制值q K＝（Q1+Q2+Q3+Q7）×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4＝

（18.5+1.224+0.7+1.76）×1.2＋（1+2+2）×1.4 ＝33.6KN/m2

3、钢结构梁、柱强度计算

（1）贝雷梁内力计算（按简支梁模型）

①单片贝雷梁的技术指标和力学性能

弹性模量E=2.1×105MPa；

截面惯性矩I x=2.50497×109mm4；

截面抵抗矩（截面模量）W=3.5785×106mm3；

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容许剪力［Q］=245.2KN（单排单层）；

容许弯曲应力[σw］=210MPa；

容许剪应力［τ］=120MPa。

【贝雷片为16Mn钢，上述参数见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）》及《装配式公路钢桥多用途使用手册》】

②1组（双排单层）贝雷梁总荷载

q={[Q1+Q2+Q3+G1×10/（12.6×28）]×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4}×

0.9={[18.5+1.224+0.7+39×10/（12.6×28）]×1.2＋（1+2+2）×1.4}

×0.9=32.8KN/m2×0.9m=29.52KN/m

③贝雷梁最大弯矩计算

M max=qL2/8=29.52×12.62×

④贝雷梁最大挠度计算

f max=5qL4/[384E（2I X）]=5×29.52×103×12.64/[384×2.1×105×106×（2×2.50497×109×10-12）]=9.21×10-3m=9.2mm＜L/400=12600/400=31.5mm，

故最大挠度满足要求。

（2）H型钢次梁内力计算（按等跨连续梁建模）

①H型钢的技术指标和力学性能

H*B=588mm*300mm；

截面面积A=192.5cm2；

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弹性模量E=2.1×105MPa；

截面惯性矩I X=118000cm4；

截面模量W X=4020cm3；

容许弯曲应力[σw］=145MPa；

容许剪应力［τ］=85MPa。

【H型钢为A3钢，上述参数见《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》

（JTJ025-86）】

②H型钢线性荷载

q={[Q1+Q2+Q3+（G1+G2）×10/（12.6×28）]×1.2+(Q4+Q5+Q6)×1.4}×（12.6×28）÷（2×28）={[（18.5+1.224+0.7+1.35）×1.2＋（1+2+2）×1.4]}×（12.6×28）÷（2×28）=208.7KN/m 按照实际施工中H型钢及钢管柱的安装，利用MIDAS/CIVIL建模如下

图：

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迈达斯建模立面图

迈达斯建模立体图

由MIDAS建模后计算出弯矩内力图如下：

迈达斯弯矩分析图

③H型钢最大弯矩计算

弯矩在MIDAS中已分析出，弯矩绝对值最大处在位于钢管桩处，弯矩

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大小由上图可知：M max=218.8KN.m

④H型钢应力计算

A、最大抗弯应力：σw= M max/W X=218.8×103/4020×10-6=54.38MPa＜1.3×[σ

w] =1.3×145MPa=188MPa，故满足要求。

B、最大剪应力:

由迈达斯计算软件运行后得到剪力受力图如下：

迈达斯剪力分析图

由上图可知剪力最大值为Q max=405.5KN。

故最大剪应力τmax=Q max/A=405.5KN/1.925×10-2m2=21.1MPa＜1.3×［τ］=1.3×85MPa=110.5MPa，故满足要求。

⑤H型钢最大挠度计算

H型工字钢梁与钢管桩为焊接连接，对于每一横跨的计算可把H型钢看成是两边刚接的荷载均布的简支梁，其最大挠度f max=qL4/384EI X=208.7

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×3504/（384×2.1×105×118000）=0.327cm＜L/400=350/400=0.875cm，

故满足要求。

（3）钢管立柱计算

①钢管立柱的技术指标和力学性能

直径D=529mm，壁厚8mm，A=13094mm2；

容许轴向应力[σ］=140MPa；

容许弯曲应力[σw］=145MPa。

②压应力验算

钢管立柱受力计算按照轴心受压构件进行计算，由MIDAS/CIVIL软件

计算分析钢管柱，反力图如下：

迈达斯反力计算图

由图可知，最大反力为Q max=765.2KN,所以求得实际钢柱的截面轴向应力为σ=Q max/A=765.2KN/13094mm2=58.41MPa＜1.3×[σ]=1.3×

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140MPa=182MPa，故满足要求。

③弯曲应力的计算：

σw=M max/W=M max/（I/y）

由MIDAS/CIVIL可知钢管柱截面特性如下图：

迈达斯钢管柱截面特性表由上图可知惯性矩Iz=5.49×10-4m4

钢管柱弯矩图如下：

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迈达斯钢管柱弯矩图

由图可知最大弯矩位于钢管桩与H型钢连接处,即

M max=53.5KN.m

弯曲应力σ=M max/(I/y)=53.5×103/(5.49×10-4÷0.2645

) =25.78MPa＜1.3×[σ]=1.3×145MPa=188.5MPa，故满足要求。

七、支架施工

1、施工流程

条形基础施工→钢柱焊接施工→横桥向工字钢安装及焊接→贝雷架安装→满堂支架搭设

2、各工序主要施工要点

（1）条形基础施工

根据设计平面图，用全站仪及钢尺放出条形基础位置，采用挖掘机开挖基础至强风化岩，进行支模，钢筋绑扎，C30砼浇筑。强度达到80%后方

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能进行钢柱安装，要求混凝土顶面平整。

（2）钢管立柱施工

立柱采用采用φ529mm钢管，壁厚8mm,每根长9m，其中地表以下2.4—3米，外露部分约6米。上下焊接加劲钢板，厚度10mm。立柱钢管间距3.5m,安装采用25T汽车吊，专人指挥操作。

（3）H型钢安装

H型钢与钢管立柱顶固定在一起，使用1cm厚钢板加工成倒“L”型连接件将两者焊接在一起。H型钢安装过程中应保证水平，各排高度应统一，保证贝雷梁与其接触各点不悬空，受力均匀。

（4）贝雷架安装

先将贝雷架在地面上拼装分组连接好。在横桥向工字钢上每90cm用红油漆标出贝雷架位置。用汽车吊将已联接好的贝雷架按照先中间后两边的顺序吊装到位。

单组贝雷架吊装时必须设置两个起吊点，并且等距离分布，保持吊装过程中贝雷梁平衡，以避免吊装过程中产生扭曲应力。贝雷架全部架设完毕后铺设12cm*15cm方木。

（5）满堂支架搭设

满堂支架横向及竖向间距按照满堂支架专项方案施工。

八、支架拆除

1、拆架程序应遵循“由上而下，先搭后拆”的原则，即先松顶托，使底梁板、翼缘板底模与梁体分离，再用吊车起吊拆除，然后拆脚手板、剪刀撑、斜撑，最后拆小横杆、大横杆、立杆等（一般的拆除顺序为：安全网

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→栏杆→底模→脚手板→剪刀撑→小横杆→大横杆→立杆）。

2、不准分立面拆架或在上下两步同时进行拆架。做到一步一清、一杆一清。拆立杆时，要先抱住立杆再拆开最后两个扣。拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应临时增设斜撑加固。

3、拆除后架体的稳定性不被破坏，必要时加设临时支撑防止变形，拆除支架应防止失稳。

4、底模方木及竹胶板拆除

方木及竹胶板采用人工传递方式传递至梁体两侧，延滑道滑至地面，滑道采用碗扣支架搭设。下滑方木及竹胶板时要有安全员监督，距离施工点十米以内不得有人。

5、贝雷片拆除

尽可能在跨中对贝雷片进行断开，敲出销子，然后对每组贝雷片采用吊车依次拆除，如果不能够断开拆除，可以采用两台吊车对整组贝雷片进行整体吊装拆除。对于吊车不能够直接吊装拆除的贝雷片采用倒链同步拉出，再进行吊装拆除。

6、H型钢拆除

使用气焊将工字钢与钢管立柱的连接件断开，采用25t吊车对工字钢进行两点吊装。吊点位置必须保证工字钢能够平衡吊装。

7、连接系及钢管柱拆除

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采用挖掘机配合，人工割断与钢管的连接，拆除连接系；将钢管柱与基础预埋钢板割断，拆除钢管柱。

九、质量保证措施

1、做好导线控制桩、结构物定位桩、水准基点等复测工作，确保施工放线的准确性。

2、进场的钢柱需进行抽检，检查顺直度及锈蚀情况，有凹痕、弯曲或锈蚀严重的不得使用。钢管厚度不得小于8mm。钢管厚度不合要求的不得使用。

3、立钢柱桩过程中,严格控制垂直度.焊接时要保证焊缝饱满,并采用四块10*20*10厚钢板焊接.

4、H型钢与钢柱焊接时要做到工字钢表面平整以便与贝雷架接触紧密。

十、安全保证措施

1、施工前，现场必须设警戒区域，张挂醒目的警戒标志；警戒区域内严禁非操作人员通行。

2、如遇强风、雨、雪等特殊气候，不应进行支架的搭设、拆除。夜间实施搭设、拆除作业，应具备良好的照明设备。

3、搭设、拆除脚手架前，班组成员要明确分工，统一指挥，操作过程中精力要集中，不得东张西望和开玩笑，工具不用时要放入工具袋内。

4、正确穿戴好个人防护用品，脚应穿软底鞋。搭设、拆除挑架等危险部位要挂安全带。

5、所有高处作业人员，应严格按高处作业规定执行安全纪律及搭设、拆

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