简支变连续梁桥砂筒临时支座施工工法

简支变连续梁桥砂筒临时支座施工工法 天元建设集团有限公司 吕凤勇 孙兴伟 孙纪绪 刘秉义 高丰 1.前言 随着桥梁建设的飞速发展， 国内来出现了一种新型梁桥结构一先简支后连续结构梁桥， 它 兼顾了简支梁桥和连续梁桥的优点， 全国很多省份特别是在高速公路桥梁设计中逐渐以先简 支后结构连续梁桥代替了原来单一的简支梁桥或连续梁桥。 简支变连续梁桥的控制重点就是 体系转换， 在体系转换过程中临时支座的选择及使用又是控制的重点。 但是在图纸设计及施 工中对临时支座的重视程度不足，实际施工中人们总结采用了钢管临时支座、混凝土支座、 木墩临时支座、硫磺砂浆临时支座等。 以上各种临时支座都有适用的优点， 更多是难以克服 的缺点。为了解决这个问题，我公司选用砂筒作为临时支座， 组织技术人员对砂筒尺寸进行 精确计算及对砂筒里的砂反复研究比较， 并经过多次现场实践、 总结经验，逐渐形成了一套 行之有效的利用砂筒作为临时支座的施工方法，经过加工、提炼形成为工法。 本工法先后在连云港东海县南辰大桥、204 国道龙王河大桥、连云港市新沭河特大桥的箱梁 吊装施工中得以应用，加快了施工进度， 降低了工程成本，保证了施工质量与安全，取得了 非常好的效果。 2. 工法特点 1 砂筒在制作及安装操作简单方便， 提前根据图纸中桥梁的架设高度确定砂筒的高度调节范 围，满足桥梁架设要求的高度。 2 砂筒采用圆柱形状， 分为上下两个部分， 便于挪动及安装， 工人很容易进行现场操作。 3 砂 筒承载力高， 变形量小， 牢固可靠； 通过对砂的质量严格控制， 临时支座解除极为方便快捷。 4 砂筒临时支座可以现场加工也可以车间批量加工，采用废旧钢板重复利用，降低施工成 本。 5 砂筒可以周转重复利用。 3. 适用范围 1 砂筒临时支座适用于所有简支变连续梁桥的施工。2 也可以作为两个构件间的可调支 撑。 4. 工艺原理 砂筒临时支座的工作原理就是根据钢管、 钢板、 砂都具有很高的抗压强度并且不易变形的特 点，加工成活塞式可调砂筒。 砂筒临时支座是利用钢管焊接成封闭容器， 在容器底部或侧面设置一个开口， 容器里的砂在 打开开口时流出从而减少容器内的细砂体积， 使细砂上面的垫块降低的原理设计的。 砂筒分 上下两个部分，在一个上面开口的部分盛上细砂，上面放一个略小的（里面提前灌满砼） ， 两个部分合在一起形成砂筒， 大梁放在砂筒上，当其它工序完成后，在砂筒侧面开口处放出 砂子，容器内砂子体积减少，大梁随之下落到永久支座上。结构示意图如下图见下图 4-1。 图 4-1 砂筒结构示意图 5 施工工艺流程与操作要点 5.1 施工工艺流程 见图 5-1。 图 5-1 施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 尺寸设计准备 首先根据图纸确定砂筒的可调高度， 确定好砂筒的可调高度后才能进行下一步加工制作。 下 半部分采用内径为 325mm， 高度根据实际情况而定， 厚 6mm 的钢管制作， 垫板用厚 8mm， 直径 377mm 的钢板焊在钢管底部，起到稳固和封底口的作用。在钢管砂筒侧面距下垫板 20mm 处设置螺丝口，然后拧上螺丝，螺丝直径为20mm，它是砂子流出时的开关。上半部 分采用直径略小于圆管砂箱直径，用直径 300mm，厚 4mm 的钢管制作，垫板厚 4mm，高 根据实际情况而定。举例说明南辰大桥设计箱梁底距盖梁顶面高度为 16.8cm（支座垫石 8.4cm橡胶支座 6.4cm预埋钢板 2cm） ， 砂筒设置可调高度为14cm-19cm 范围内， 选取材料 为钢垫板厚 8mm，钢管截取长度为 6 10cm，砂筒上下两部分焊接成高度为10.8cm。 5.2.2 加工制作砂筒 砂筒的加工质量关键在于三个方面 一是材料的选择， 二是可调高度， 三是砂筒的焊接质量。 材料选择的控制重点在钢筒的壁厚及钢垫板的平整度；可调高度要控制好最低及最高高度， 钢筒的下料要考虑垫板的厚度； 砂筒的焊接质量对砂筒的稳定性及牢固程度影响很大， 钢筒 与上下钢垫板要在外侧进行满焊， 焊工要技术熟练并且要持证上岗。 加工好上半部分后在钢 管中灌注 C30 砼，顶面抹平，待达到强度后即可使用。见图5-2-2。 图 5-2-2砂筒焊接完成 5.2.3 装砂 对砂筒里的砂有一定的质量要求，砂要细，含泥量要少，并且烘干含水量不大于1。见 图 5-2-3。 图 5-2-3 砂筒装砂完成 架梁临时支座砂筒计算 一、梁板型式及自重 通平高速第六标段桥梁设计中共三种梁板型式20m 预应力空心板梁，30m 预应力 T 梁， 40m 预应力 T 梁。 架梁时，只有30m 预应力 T 梁与 40m 预应力 T 梁为先简支后结构连续型式桥梁，存在体系 转换问题，因此需要架梁用临时支座砂筒。 通用设计图装配式预应力砼 T 梁（先简支后结构连续）上部构造 （30m，40m） 、 装配 式后张法预应力砼简支空心板梁上部构造 （20m）中，梁片自重如下表 表一梁片自重表 序号 梁片型式 单位 最大吊装重量 1 20m 空心板边梁 t 39.1 2 20m 空心板中梁 t 31.3 3 30m 预应力 T 梁边梁 t 74.3 4 30m 预应力 T 梁中梁 t 75.7 5 40m 预应力 T 梁边梁 t 134.1 6 40m 预应力 T 梁中梁 t 137.6 二、临时支座砂筒选用及计算 1、计算参数 考虑到通平高速第六标段桥梁设计情况及架梁施工顺序，选取40m 预应力 T 梁中梁作为计 算依据，则有 梁片自重G 梁137.6t； 180t 双导梁架桥机自重 G 架120t； 运梁小车自重G 车 40t 2、最不利荷载位置 经分析，最不利荷载位置是当架桥机位于已架好的桥跨，架桥机导梁悬臂过孔，但支脚还 没有落在桥墩盖梁上，且运梁小车装载梁片运至架桥机尾端时，临时制作砂筒受力最大。 3、计算图示 图例 1架桥机 4、临时支座砂筒受力计算（1）受力分析 架桥机自重，由已架好的桥跨承受，即由6 片 T 梁下的 12 个临时支座承受； T 梁自重，每片 T 梁重力由 2 个临时支座承受； 运梁小车运梁时的自重，当运梁小车运梁至架桥机吊梁位置处时，因运梁小车运行在两片T 梁上，故运梁小车加梁片自重同时作用在两片T 梁即由 4 个临时制作承受； 临时支座最大受力 综上所述， 取承受运梁小车自重的4 个临时支座进行受力分析， 则每个临时支座砂筒受力为 P0 G 梁/2 G 架/12 G 车 G 梁 /4 120/2137.6/2（137.640）/4 123.2t 按路桥施工计算手册P452 页，取系数 K1.3，则每个砂筒最大受力为 PK* P01.3*123.2t160.16t（2）砂筒选用 通平六标设计图中盖梁（台帽）顶至梁底高度为25cm。 砂筒图例及计算公式 图中 d0上砂筒顶心外径；d1下砂筒内径； h0顶心从最高工作位置放入下砂筒深度，一般取0.07-0.10m； H降落高度，m； σ下砂筒筒壁 [σ] 砂容许承压力,可取 10MPa,如将其预压,可达 30MPa. a上砂筒顶