高架橋連續(xù)梁跨越河道施工度汛支架技術(shù)

馬海濤

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司鄭州設(shè)計(jì)院，河南鄭州　450052)

Crossing Rivercourse Construction Flood Bracket Techniques in Continuous Beam of City Viaduct

MA Haitao

高架橋連續(xù)梁跨越河道施工度汛支架技術(shù)

馬海濤

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司鄭州設(shè)計(jì)院，河南鄭州450052)

Crossing Rivercourse Construction Flood Bracket Techniques in Continuous Beam of City Viaduct

MA Haitao

摘要城市高架橋與河道、水系(尤其是泄洪通道)等交叉節(jié)點(diǎn)工程，施工過程中保證河道暢通、防汛泄洪尤為重要。介紹高架連續(xù)梁跨越河道施工度汛支架技術(shù)，包括度汛支架的總布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)驗(yàn)算、施工等內(nèi)容，可為類似工程提供借鑒。

關(guān)鍵詞城市高架橋連續(xù)梁河道度汛支架設(shè)計(jì)施工

1概述

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，高架橋建設(shè)日益增多，工程中經(jīng)常遇到與河道、水系交叉的設(shè)計(jì)及施工節(jié)點(diǎn)。對(duì)于排洪河道，設(shè)計(jì)及施工中如何確保水路暢通，盡量減少對(duì)河道的干擾尤為重要。就“鄭州市京廣路-沙口路快速通道工程”中高架橋跨越金水河度汛支架的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，供類似工程參考借鑒。

2工程概況

“鄭州市京廣路—沙口路快速通道工程”為鄭州市區(qū)內(nèi)貫通南北向的一條快速通道，其高架橋梁段中主線及2條匝道需跨越金水河，交叉角度最大達(dá)171°，高架橋設(shè)計(jì)將墩位設(shè)置于河道邊坡以外，采用2聯(lián)(35+50+35) m的剛構(gòu)橋跨越，墩高23 m。受周圍建筑物及工期等因素制約，上部采用滿堂支架法施工。金水河為鄭州市的泄洪河道，工期為雨季，施工期間如何保障河道暢通、排洪防汛為重中之重。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在金水河上方設(shè)計(jì)度汛支架，度汛支架兼做梁體施工支架基礎(chǔ)，以保證工程的順利進(jìn)行。

3度汛支架設(shè)計(jì)

3.1　度汛支架總布置

橋位處，金水河的河槽上口寬30 m，底寬14 m，邊坡的二級(jí)坡道位置上口內(nèi)寬20 m。施工期間，為盡量減少度汛支架基礎(chǔ)對(duì)金水河過水能力的影響，需盡可能的加大支架跨徑；但為保證度汛支架的橫向穩(wěn)定性，支架跨徑又不可過大。綜合考慮上述因素，將度汛支架基礎(chǔ)設(shè)置在金水河兩側(cè)的二級(jí)坡道上(與橋墩承臺(tái)位置沖突處，利用橋墩承臺(tái)作為支架基礎(chǔ))，跨徑采用22 m；位于河道二級(jí)邊坡以外部分的支架基礎(chǔ)可設(shè)置于河岸，邊跨跨徑采用9 m(如圖1)。

其中主線橋的12號(hào)墩～13號(hào)墩間位于金水河橡膠壩處，支架基礎(chǔ)及立柱需避開橡膠壩，設(shè)計(jì)采用鋼管組合支架，設(shè)置在橡膠壩以外的河道邊坡上。邊跨跨徑6.15 m，主跨跨徑24 m。

圖1　支架布置(單位：m)

3.2　度汛支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

上部結(jié)構(gòu)：采用軍用貝雷梁，基本橫向跨徑組合為9 m+22 m+9 m，最大橫向跨徑組合為24 m+6.15 m。貝雷梁順橋向間距從墩頂向跨中依次為2片一組@70 cm、單片@45 cm，單片@60 cm。

下部結(jié)構(gòu)：立柱采用φ820 mm及φ630 mm的鋼管，順河道@3 m布置；位于二級(jí)邊坡上的基礎(chǔ)采用φ820 mm鋼管樁，樁基入土深度為9～22 m；位于河岸的基礎(chǔ)采用鋼筋砼條形基礎(chǔ)。

縱向柱頂分配梁：采用2-H600 mm×200 mm型鋼。

縱向柱間連接系：采用[14b槽鋼。

橫向柱間連接系：22 m跨采用16號(hào)鋼絲繩交叉對(duì)拉，間隔9 m設(shè)置一組，9 m邊跨采用[14b槽鋼連接系。

4度汛支架結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

只對(duì)度汛支架結(jié)構(gòu)的上部及立柱的檢算進(jìn)行介紹，其他從略。

4.1　技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

①上部結(jié)構(gòu)梁體混凝土重量：26 kN/m3；

②貝雷梁自重:單層單排每根1.5 kN/m；

③滿堂支架鋼管支架重量50 kg/m3；

④棚頂滿鋪竹膠板重量：0.6 kN/m2；

⑤I16工字鋼重量：0.35 kN/m2；

⑥施工料具堆放、施工人員、運(yùn)輸荷載:2.5 kPa；

⑦混凝土振搗產(chǎn)生的荷載:2.0 kPa；

⑧混凝土傾倒產(chǎn)生的沖擊荷載：2.0 kPa。

荷載組合:由于為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，荷載組合時(shí)只考慮實(shí)際作用荷載，未考慮分項(xiàng)荷載組合系數(shù)，施工荷載:q=(⑥+⑦+⑧)×1.4，根據(jù)本工程情況，荷載最大階段應(yīng)為結(jié)構(gòu)預(yù)壓階段。

貝雷梁剛度、強(qiáng)度:

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

立柱穩(wěn)定性、強(qiáng)度：

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

基礎(chǔ)驗(yàn)算：

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

4.2　縱梁驗(yàn)算

(1)強(qiáng)度驗(yàn)算

采用單排單層加強(qiáng)型軍用貝雷梁，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)每節(jié)重量為270 kg，節(jié)長(zhǎng)3 m范圍內(nèi)貝雷的荷載梁按0.45 m間距布置進(jìn)行計(jì)算。

參考《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)》單層單排加強(qiáng)型貝雷梁每榀桁架容許剪力[F]為245.2kN，容許彎矩[M]為1 687.5kN·m，3m范圍內(nèi)貝雷梁彎矩容許值為

[M]=1 687.5×3 m/0.45 m=11 250 kN·m

[F]=245.2×3 m/0.45 m=1 634.7 kN

則[M]>Mmax，抗彎強(qiáng)度滿足要求；[F]>FQmax，抗剪強(qiáng)度滿足要求。

(2)撓度驗(yàn)算

支架上部貝雷梁的安裝撓度考慮采取措施消除其影響，故撓度計(jì)算時(shí)，只考慮其彈性撓度

①貝雷梁由于安裝引起的非彈性撓度

fm=0.05(n2-1)=7 cm

②荷載產(chǎn)生的彈性撓度

鋼材的彈性模量E=2.1×106kgf/cm2，Φ1=45°桁架在支座處的計(jì)算高度h=1.5m，桁架截面慣性矩I=573 300cm4/=8cm

Kdf=8cm

[f]=2 100/400=5.25cm

[f]>f，撓度滿足要求

4.3　立柱驗(yàn)算

按軸線軸壓構(gòu)件計(jì)算

采用Q235鋼材，φ820 mm、壁厚10 mm的鋼管立柱，面積A=254.47 cm2；截面對(duì)主軸的回轉(zhuǎn)半徑為ix=18.146 cm，立柱高度按10 m計(jì)算。

(1)強(qiáng)度驗(yàn)算

柱頂支反力：R=QL=615.66×3=1 846.98 kN

72.58MPa

(2)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

式中Ф——軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

l0——構(gòu)件的計(jì)算長(zhǎng)度，取20 m；

ix——構(gòu)件截面對(duì)主軸的回轉(zhuǎn)半徑。

λ=20 m/0.181 46=110.2

查表《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得Φ=0.492，

整體穩(wěn)定性滿足要求。

5度汛支架施工

5.1　安裝

鋼管樁：兩岸可同時(shí)施工，用兩臺(tái)120型打樁錘施打后用300型錘復(fù)打，兩臺(tái)50 t履帶吊、一臺(tái)80 t履帶吊吊樁錘同時(shí)施打。

立柱：鋼管立柱利用汽車吊等設(shè)備安裝就位，連接剪刀撐。

縱向柱頂分配梁：采用2×600×200H型鋼，焊制成型后用汽車吊調(diào)至樁頂與分配梁可靠連接。

5.2　拆除

拆除上部支撐系統(tǒng)→貝雷梁解體與拆除→橫梁與縱梁解體與拆除→拆除鋼管樁連接系→拆除鋼管樁→拆除砼基礎(chǔ)→拆除防護(hù)架。

6結(jié)束語

本工程已竣工通車，度汛支架兼做滿堂支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)即保證了工程的順利實(shí)施又保證了雨季金水河的暢通，大大加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了工程造價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)交通部.JTG D60—2004公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004

[2]中華人民共和國(guó)交通部.JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011

[3]中華人民共和國(guó)建設(shè)部，中國(guó)人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB50017—2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003

[4]中華人民共和國(guó)交通部.JTG D63—2007公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2007

[5]廣州軍區(qū)工程科研設(shè)計(jì)所.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2002

[6]江正榮.建筑施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007

中圖分類號(hào)：U445.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2015)04-0107-03

作者簡(jiǎn)介：馬海濤(1976—)，女，1998年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，工學(xué)學(xué)士，高級(jí)工程師。

收稿日期：2015-04-21