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 =120/2+137.6/2+（137.6+40）/4 =123.2t 按《路桥施工计算手册》P452 页，取系数 K=1.3，则每个砂筒最大受力为： P=K* P0=1.3*123.2t=160.16t（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