浅析卸落式钢制漏砂筒临时支座

浅析卸落式钢制漏砂筒临时支座

【内容简介】本文简述了钢制漏砂筒原理及制作方法，对钢制漏砂筒结构进行阐述分析及应用到桥梁结构体系转换的施工工艺。应用表明：采用卸落式钢制漏砂筒做为临时支座的施工方式是一种实用、安全、环保、经济的桥梁施工方式。

【关键词】钢制漏砂筒临时支座应用

1.工程概况

演马庄煤矿东北公路桥位于南水北调中线一期工程总干渠Ⅳ渠段（黄河北～羑河北），地域上属于河南省焦作市马村区，是总干渠与焦作市待九路的路渠交叉建筑物，该道路为焦作市的交通主干道，是连接市区及周围城市的主要交通干道，车流量大，该桥为单幅桥布置。桥位处于总干渠设计桩号IV51+277.4，桥梁中心线与总干渠交角45°，下部为灌注桩基础，桩柱式结构，依据公路等级，桥梁荷载标准确定为：公路－Ⅰ级。该桥全长215m，净宽17.5m。桥梁斜度按45°进行设计。桥面高于原路面，因此，桥头接线左、右岸分别采用1.60％、2.25％纵坡与原路面连接。

该桥采用主梁单独预制，简支安装，设临时支座先简支后连续的结构体系，全桥共分为7跨，除第一跨、第七跨为6×20m为简支安装外，其余5跨均为6×35m 先简支后连续桥梁结构体系。桥台及1#、6#墩靠近桥台侧采用滑板式支GYZF4250×54(NR)，1#、6#墩另一侧采用滑板式支座GYZF4300×76(NR)，其它为板式支座GYZ425×88(NR)。按照设计蓝图结合箱梁安装实际计算，每片梁布置临时支座4套，共需临时支座96个。

2.卸落式钢制漏砂筒设计

2.1临时支座选型

桥梁体系转换中临时支座的选型尤为重要，支座的强度、操作的简便与否都将直接影响体系转换的最终效果。演马庄煤矿东北公路桥临时支座原设计为硫磺砂浆支座，在方案论证阶段，通过查阅资料、参观学习同类工程经验，了解到硫磺砂浆支座由于其制作工艺复杂、配合比设计难度大、周转性差，且在拆除过程中对环境以及操作人员健康均有所影响，综合考虑各方面因素，经过指标对比最终确定选用卸落式砂筒支座代替硫磺砂浆支座。

2.2.卸落式钢制漏砂筒使用原理

钢制漏砂筒原理为抽拔式活塞原理。漏砂筒底部设置阀门，当主梁安装时，阀门关闭，向筒内填充砂子，筒顶标高按设计调整后进行主梁安装；当完成桥面湿接缝、端中横隔梁混凝土施工，负弯矩张拉、孔道压浆等强完成后，逐联打开阀门，筒内砂子流出，筒顶标高均匀下降，临时支座解除，最终完成桥梁上部结构由简支转换为连续体系转换。

2.3卸落式漏砂筒临时支座设计

按照临时支座受力工况分析，临时支座顶面应高于永久支座顶面≥1cm，因此卸落式漏砂筒总高度依据支座垫石、永久支座及与永久支座高差叠加而成。针对演马庄煤矿东北公路桥支座设计特点计算由盖梁中部向边缘分别31.2cm、25cm、18.8cm，按照临时支座高度高于累加高度3～5cm计算（留有调节余地），临时支座高度分别确定为35cm、28.8cm、22.6cm。

砂筒外筒选用内径219mm，厚6mm钢管制作，下垫板选用厚10mm，边长250mm钢板焊在钢管底部，起到稳固和封底口作用。砂筒下筒筒壁底部20mm 处四周开四个带攻丝螺栓活门的漏砂口，漏砂口的直径为20mm。

内筒外径略小于砂筒直径，采用内径194mm，厚6mm无缝钢管制作，内筒顶板尺寸放大为300*300mm，顶板钢板厚度为10mm，顶板为边长为300mm的正方形钢板，底板为直径为194mm，厚度为10mm的圆形钢板。

临时支座1（高度35cm），外筒总高度18cm，内筒总高度25cm，充砂厚度9.0cm，9.0+25+1.0=35cm，可调范围3.8cm；

临时支座2（高度28.8cm），外筒总高度18cm，内筒总高度18cm，充砂厚度9.8cm，9.8+18+1.0=28.8cm，可调范围3.8cm；

临时支座3（高度22.6cm），外筒总高度15cm，内筒总高度13cm，充砂厚度8.6cm，8.6+13+1.0=22.6cm，可调范围3.8cm；砂筒支座内筒利用浇筑剩余混凝土填满。

2.4卸落式砂筒临时支座承载力计算

2.4.1内筒

2.4.1.1内筒承重计算

为了防止雨水进入外筒，将内筒顶板尺寸放大为300*300mm，顶板和底板钢板厚度为10mm，顶板为边长为300mm的正方形钢板，底板为直径为194mm，厚度为10mm的钢板。

本桥的箱梁预制过程中，浇筑过程中最大方量为49.0m3钢筋砼总重为：49.0m3*2.5T/m3=122.5T；

按照设计图纸，临时支座每榀设4个，单个临时支座实际荷载最大为

P实际=1225/4=306.25KN

故，临时支座设计荷载大于或等于306.25

由箱梁传到砂筒上的力取F计算=γ*F实际=367.5KN

式中γ为保证系数取γ=1.2

传到砂筒顶板上的作用力P=367.5*103/（300*300）=4.08MPa

2.4.1.2内筒顶板强度计算

A、内筒顶板挠度计算

内筒顶板采用10mm的钢板，h/b=300/300=1[σ]=255MPa(满足)

故，采用厚度为10mm的钢板，满足要求。

2.4.1.3 内筒底板的强度计算

A、内筒底板挠度计算

内筒底板与外筒内的砂子接触，内筒底板采用厚度10mm的钢板传到顶心底板的力为P=Ｆ计算/S内底=367.5*103/（π*972）=12.44Mpa

h/b=1<2按双向板计算。

K=Eh3/12（1-ν2）=210*109*0.0103/12*(1-0.32)= 19230.7

允许挠度：[f]=l/800=250/800=0.313mm

lx/ly=1.0查阅《路桥施工计算手册》按均布荷载作用下四边固定板进行计算。有附表2-20

计算跨内最大挠度；查的挠度系数为Kf=0.00127则：

f=Kf*(ql4)/K=0.00127*(12.44*106)*0.0974/19230.7=0.073<[f]=0.313 (满足)

式中f为板中心点挠度。

B、内筒底板最大弯矩计算