浅析H型钢支架在山区高墩柱施工中的应用

摘要：随着我国西南部地区高速公路和高速铁路的发展，现浇连续梁，特别是云贵川等地山区高墩柱施工的连续梁，施工受地形条件制约很大，随着施工技术和设计水平的不断提高，H型钢柱式支架已被逐渐应用于修建高墩柱的箱梁桥梁。对于在高墩不通航的河流、地形高差较大的山区、多跨连续梁桥、跨线桥等，采用H型钢柱式支架进行箱梁施工，综合其安全、便捷等方面的因素，H型钢柱式支架更具有其独到的优势。

关键词：高速公路；云贵川等地；H型钢支架；应用

Abstract: with the development of highway in southwestern China and high-speed railway, cast-in-place continuous beam bridge, especially continuous beam Yun Guichuan mountain high pier construction, construction of large terrain conditions, along with the construction technology and design standards continue to improve, H type steel column type support has been gradually applied to the construction of high pier box girder bridges. For the non navigable rivers in high pier in mountain areas, the terrain elevation, multi span continuous beam bridge, bridge, box beam construction with H type steel column type support, the safety factors, convenient and so on, H type steel column type bracket has its unique advantage.

Keywords: highway; the Yunnan Guizhou Sichuan; H type steel bracket; application

中图分类号： S605+.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

一、工程技术背景

云南省大丽高速公路二十六合同段主体为白汉场互通式立交，立交连接松园桥连接线，立交区桩号范围K170+140～K171+790。立交形式为单喇叭A型，按一般互通式立交设计。主线设大桥2座（K170+440、K171+510），中桥1座（K170+800），上部结构为现浇箱梁和预制T型梁，下部墩为柱式墩，桥台类型为柱式台、肋板台、U台； B匝道设大桥一座（BK0+233），C匝道设大桥1座（CK0+266），上部结构为现浇箱梁，下部墩为柱式墩，桥台类型为：柱式台、肋板台。

项目所处地形起伏剧烈，高差悬殊，地形地貌受地层岩性，地质构造控制明显，山脉走向、河流分布严格受构造的控制。区内以侵蚀构造高中山地形为主，广泛分布有沉积岩、岩浆岩及少量变质岩，河谷多呈“V”字型峡谷，谷坡陡峻，多在25-30度以上，且沿路线悬崖峭壁多见。桥面宽度为变截面12.05-21.7 m，墩柱高度12.0-40.0 m。箱梁高度为1.4m ，横向设置为2.25 m (翼缘板)+B（底板）+2.25 m (翼缘板)。

二、工法特点

1、结构简单，便于加工、安装、拆卸，操作简便，节约劳动力，减轻现场作业强度。

2、结构受力明确：理论计算结果与实际状况极为吻合，结构安全可靠。

3、专业化程度高、周转周期短、利用率高，施工速度快。

4、可循环使用，拆卸后可用于其他现浇箱梁施工，亦可用于其他项目，循环利用，使用价值大。

5、基础处理费用较低，材料投入少。

6、对周边环境干扰少。

三、适用范围

适用于高墩柱以及在不通航的河流、山区、多跨连续梁桥、跨线桥等现浇箱梁的支架施工。

四、工艺原理

采用H型钢、钢板、角钢、方钢等原材，通过焊接联成H型片，竖向采用法兰盘、高强螺栓连接，横向采用方钢、法兰盘和高强螺栓连接，每两片拼装成一组，多组叠加拼装成支架，将箱梁荷载和施工荷载通过底模板、横向方木、纵向主梁、横梁、纵向分配梁、砂筒、H型钢支架、扩大砼基础，由基础承受所有荷载。

五、施工工艺流程及操作要点

1、地基处理

1.1、支架搭设时首先将原地面整平压实，然后填筑1m左右厚洞渣，分层填筑压实，每层0.3m厚，压实度不小于96%，设2%的横坡，四周设排水沟，保证雨季雨水能顺利排出，严禁积水浸泡基础，严格控制标高，保证支架高度。洞渣回填后，实测地基承载力不小于210Kpa。

1.2、根据梁柱式支架布设，现浇混凝土基础。混凝土基础为C40混凝土，尺寸为300㎝×150㎝×50㎝，基础上下各设置Ф12钢筋骨架，间距为10×10cm，设置与支架连接的预埋件，放样要准确，保证支架的支立位置正确和横向连接的可靠。

2、支架搭设

现浇箱梁支架为梁柱式支架，支架结构从下到上依次为：扩大基础、H型钢支架、砂筒、纵向分配梁（双HN200X100）、横梁（HN500X200），墩身位置因跨度较大，横梁选用HN700×300）、纵向主梁（HN500X200）、横向方木（15cm×15cm）、底模板（底模为1.2cm竹胶板）。浇注混凝土时支架的传力路径为：新浇混凝土底模板横向方木纵向主梁横梁纵向分配梁砂筒H型钢支架基础。

图2H型钢梁柱式支架构造图

3、H型钢支架受力计算

3.1纵向主梁验算

拟选用HN500X200H型钢作为纵向主梁，箱梁跨径20m，墩柱宽度1.6m，中间临时墩牛腿支架宽度2.5m，则纵向主梁的实际跨径为8m，纵向主梁按1.5m间距布设。

12#~13#墩跨中横断面图

以12#、13#墩跨中断面为计算依据。

计算分析:计算宽度取1.5m，按简支梁进行计算。（以底板平均荷载进行验算，腹板位置进行加密布设）

跨中断面底板范围内箱梁断面面积为12.745m2，混凝土自比重按ρ=27KN/m3来计算，箱梁底板宽度为16.8m，则纵向每延米箱梁自重平荷载为：20.5KN/m2。

均布荷载q=[1.2×（20.5＋0.5＋1）+1.4×2.5]*1.5=35.9KN/m

则最大弯矩：M=（1/8 ）ql2=(1/8)×35.9×82=287.2KN.m

最大剪力：Q=ql/2=35.9×8/2=143.6KN

HN500×200H型钢截面特性为：

W=1914cm3，A=114.23cm2

最大弯应力 ：σ=M/W=150.1MPa

最大剪应力：τ=Q/A=12.6MPa

纵向主梁选用HN500×200满足使用要求。

3.2横梁验算

拟选用HN700X300H型钢作为横梁，箱梁跨径20m，每跨墩顶、跨中共布设4根横梁，则每根横梁的计算宽度取5m。

对主线桥13墩进行横梁验算。

其中间墩处设置两个立杆或两个牛腿。

经MDT计算，

均布荷载q1=[1.2×（20.5＋0.5＋1）+1.4×2.5]*5=149.5KN/m

q2=43.9KN/m

根据MDT计算

支点反力从左向右分别为650KN、500KN。

最大弯应力 ：σ=148.04MPa

墩顶横梁选用HN700×300满足使用要求。

3.3其他验算

按照以上方法，依次还对墩柱位置竖向支撑杆、跨中支腿竖向支撑杆、竹胶板、方木等进行了相应的验算，均满足使用要求。

六、效益分析

以大丽高速26标K171+510大桥支架施工为例，采用了该施工技术，取得了良好的经济和社会效益。在环保效益方面也取得了显著效果。

1、经济效益分析

本工法既满足了K171+510大桥施工，又兼顾了本项目其他桥梁的施工。由于最高墩墩身高40米，且桥位处于半山坡，同一幅桥梁支架基础高差较大，若采用碗扣支架及钢管桩支撑支架等方案，耗时、费工、成本高，且安全系数低。本工程采用高墩H型钢支架施工工法，经过经济技术比选，采用高墩无支架施工技术较碗扣支架和钢管桩支架（井架）施工工艺节约施工经费70万余元。

2、社会效益分析

2.1与传统支架施工工艺相比，本工法构件简便，可节约大量钢材，且避免了碗扣支架法的稳定性问题，提高了作业安全性。

2.2本工法操作简单、安装速度快，可缩短施工工期，加快施工进度。一联从基础浇筑安装到预压结束实际消耗时间为5天，大大缩短了工期。

3、环保效益分析

采用该施工技术与传统工艺相比，可大量减少构件运输、焊接作业，结合得当的环保措施，对施工区生态环境未产生异常影响。

参考文献：

[1]大理～丽江高速公路第26合同白汉场段两阶段施工图设计路桥施工计算手册；

[2]桥梁施工工程师手册；(2011)

[3]木结构设计规范；(GB 50005-2003)

[4]钢结构设计规范（GB5007-2003）；

[5]竹胶板胶合板模板行业标准；（JG／T3026—1995）

[6]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）