某跨線橋現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)與施工

趙 文 娟

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

某跨線橋現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)與施工

趙 文 娟

(山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 晉中 030600)

結(jié)合某跨線橋項(xiàng)目工程的施工，總結(jié)出了現(xiàn)澆箱梁支架結(jié)構(gòu)的工藝，著重闡述了支架設(shè)計(jì)、驗(yàn)算和支架施工的具體步驟，對(duì)類(lèi)似工程施工具有一定的參考意義。

現(xiàn)澆箱梁，支架，應(yīng)力，撓度

1 工程概況

某跨線橋橋長(zhǎng)161 m，共5跨，0號(hào)～1號(hào)跨徑28 m，1號(hào)～2號(hào)跨徑35 m， 2號(hào)～3號(hào)跨徑35 m， 3號(hào)～4號(hào)跨徑35 m， 4號(hào)～5號(hào)跨徑28 m，采用混凝土預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，橋梁寬度16 m。

箱梁采用現(xiàn)澆形式，為預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁高2 m分三室，箱梁斷面底板厚22 cm，頂板厚25 cm，跨中腹板厚45 cm，翼板厚度為18 cm。箱梁頂、底板自橋中心線向兩側(cè)形成1.5%的橫坡。

2 支架設(shè)計(jì)

橋過(guò)渡段與標(biāo)準(zhǔn)段采取1.5 m(橫向)×1.5 m(縱向)。

主龍骨采用雙肢12.6號(hào)槽鋼，槽鋼使用芯帶和芯帶銷(xiāo)連接，沿橫橋向全長(zhǎng)布置。

次龍骨采用100 mm×100 mm方木，一般段中心間距200 mm。

3 支架驗(yàn)算

計(jì)算取值：膠木板計(jì)算跨度100 mm，主龍骨計(jì)算跨度1.5 m，次龍骨計(jì)算跨度1.5 m。

3.1 膠木板驗(yàn)算(15 mm厚)

底模采用滿(mǎn)鋪15 mm多層板，取1 m板寬驗(yàn)算。

截面抵抗矩：W=1/6×bh2=1/6×1 000×152=37 500 mm3。

截面慣性矩：I=1/12×bh3=1/12×1 000×153=281 250 mm4。

腹板下方作用于15 mm多層板的最大荷載：

1)鋼筋及混凝土自重取25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。2)施工人員及設(shè)備荷載取2.5 kN/m2。3)振搗荷載取2 kN/m2。

荷載組合：

恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.3，活荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。取1 m寬的板為計(jì)算單元。

則荷載組合：q=[1.3×a+1.4×(b+c)]×1=[1.3×51+1.4×(2.5+2)]×1=72.6 kN/m。

面板按三跨連續(xù)梁計(jì)算，支撐跨徑取l=100 mm。

Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×72.6×1002=72 600 N·mm。

強(qiáng)度驗(yàn)算：

最大彎應(yīng)力:σmax=Mmax/W=72 600/37 500=1.936 N/mm2

撓度驗(yàn)算：

最大撓度ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×72.6×1004/(100×6 000×281 250)=0.029 mm<[ω]=100/400=0.25 mm，滿(mǎn)足要求。

空腹段作用于15 mm多層板的最大荷載：

1)鋼筋及混凝土自重取25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

2)施工人員及設(shè)備荷載取2.5 kN/m2。

3)振搗荷載取2 kN/m2。

荷載組合：

恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.3，活荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。取1 m寬的板為計(jì)算單元。

則荷載組合:q=[1.3×a+1.4×(b+c)]×1=[1.3×11.48+1.4×(2.5+2)]×1=21.23 kN/m。

面板按三跨連續(xù)梁計(jì)算，支撐跨徑取l=200 mm。

Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×11.48×2002=45 920 N·mm。

強(qiáng)度驗(yàn)算：

最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=45 920/37 500=1.23 N/mm2

撓度驗(yàn)算：

最大撓度ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×11.48×2004/(100×6 000×281 250)=0.07 mm<[ω]=100/400=0.25 mm，滿(mǎn)足要求。

3.2 次龍骨計(jì)算

按連續(xù)梁計(jì)算，次龍骨跨徑取值l=1 500 mm。各荷載取值如下：

腹板段及墩柱實(shí)心混凝土荷載：25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。

空腹段混凝土荷載：25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

模板荷載：0.3 kN/m2。

施工人員及設(shè)備荷載：3.0 kN/m2。

振搗荷載：2.0 kN/m2。

次龍骨自重：0.1 kN/m。

主龍骨自重：0.24 kN/m。

荷載組合：

恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.3，活荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。

空腹段次龍骨驗(yàn)算：

計(jì)算荷載組合：

(11.48+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=22.31 kN/m2。

作用在次龍骨上的荷載：

q=22.31×0.2+0.1=4.57 N/mm。

最大彎矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×4.57×1 5002=1 028 250 N·mm。

最大撓度：ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×4.57×1 5004/(100×9 000×8 340 000)=2.09 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大彎應(yīng)力:σmax=Mmax/W=1 028 250/167 000=6.16<14.5 N/mm2。

均布荷載下最大剪力：f=ql/2=4.57×1 500/2=3 427.5 N。

剪應(yīng)力：τ=f/s=3 427.5/10 000=0.34 N/mm2<1.4 N/mm2。

實(shí)心段次龍骨驗(yàn)算：

計(jì)算荷載組合：(51+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=73.69 kN/m2。

作用在次龍骨上的荷載：q=73.69×0.1+0.1=7.47 N/mm。

最大彎矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×7.47×1 5002=1 680 750 N·mm。

最大撓度:ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×7.47×1 5004/(100×9 000×8 340 000)=3.41 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大彎應(yīng)力:σmax=Mmax/W=1 680 750/167 000=10.06<14.5 N/mm2。

均布荷載下最大剪力:f=ql/2=7.47×1 500/2=5 602.5 N。

剪應(yīng)力:τ=f/s=5 602.5/10 000=0.56 N/mm2<1.4 N/mm2。

由以上計(jì)算可知，在次龍骨的彎應(yīng)力和撓度均符合計(jì)算要求。

3.3 橫橋向雙肢12.6號(hào)槽鋼主龍骨驗(yàn)算

按連續(xù)梁計(jì)算，主龍骨跨徑取值l=1 500 mm。

腹板段及墩柱實(shí)心混凝土荷載：

25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。

空腹段混凝土荷載：

25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

模板荷載：0.3 kN/m2。

施工人員及設(shè)備荷載：3.0 kN/m2。

振搗荷載：2.0 kN/m2。

次龍骨自重：0.1 kN/m。

主龍骨自重：0.24 kN/m。

選取最不利段墩柱加強(qiáng)段進(jìn)行驗(yàn)算：

主龍骨跨度1 500 mm，按三跨連續(xù)梁計(jì)算。

恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.3，活荷載分項(xiàng)系數(shù)取1.4。

計(jì)算荷載組合：(51+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=73.69 kN/m2。

作用在模板上的荷載：q=73.69×0.9+0.24=66.56 N/mm。

最大彎矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×66.56×1 5002=14 922 000 N·mm。

最大撓度:ωmax=0.677ql4/(100EI×2)=0.677×66.56×1 5004/(100×206 000×3 920 000×2)=1.41 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大彎應(yīng)力σmax=Mmax/W=14 922 000/(62 000×2)=120.34<310 N/mm2。

由以上計(jì)算可知，主龍骨的彎應(yīng)力和撓度均符合計(jì)算要求。

4 支架施工

4.1 基礎(chǔ)處理

1)施工地面的處理要根據(jù)地基承載力進(jìn)行，符合要求的地面不做處理。不符合要求的地面要進(jìn)行平整，平整后鋪20 cm厚砂礫，然后用壓路機(jī)壓實(shí)，再澆筑20 cm厚C15素混凝土墊層，混凝土強(qiáng)度和地基承載力都達(dá)到要求，方可進(jìn)行箱梁支架搭設(shè)的施工。

2)支架搭設(shè)期間正值雨季，做好雨季防排水，對(duì)支架周邊做攔水帶處理，并將雨水引至原道路兩側(cè)雨水井中，防止雨水進(jìn)入支架搭設(shè)范圍，以免影響支架穩(wěn)定性。

4.2 架體的搭拆

4.2.1 架體的搭設(shè)

作業(yè)前，首先對(duì)作業(yè)工人進(jìn)行技術(shù)和安全交底。施工機(jī)具準(zhǔn)備齊全，基礎(chǔ)硬化混凝土強(qiáng)度超過(guò)50%，具備作業(yè)條件。搭設(shè)過(guò)程中如構(gòu)配件、桿件有質(zhì)量問(wèn)題，堅(jiān)決不予使用。

1)對(duì)支架立桿放樣：先放出橋中心線，并用鋼尺放出分段線，用墨斗彈線；然后，按每個(gè)區(qū)塊墨線安放底座、安裝標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)基座，同時(shí)安裝第一層水平桿，將基座定位；然后用水準(zhǔn)儀測(cè)點(diǎn)拉線，將整個(gè)區(qū)塊調(diào)平。

2)安裝主平桿：將規(guī)定的主平桿插入到標(biāo)準(zhǔn)基座中，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)基座的檢查孔觀察立桿是否與基座接實(shí)，然后按圖紙要求安裝第二層水平桿，一般水平桿步距為1.5 m。

3)安裝斜桿：將斜拉桿的銷(xiāo)子插入立桿圓盤(pán)的大孔里。

4)安裝龍骨：主龍骨采用中租(天津)股份有限公司設(shè)計(jì)的可調(diào)鋼結(jié)構(gòu)龍骨，將其橫橋向全長(zhǎng)布置裝在可調(diào)托座上；次龍骨采用鋼管，根據(jù)圖紙要求按一定的規(guī)格和間隙順橋向鋪于主龍骨上；翼緣板采用定制鋼結(jié)構(gòu)組件拼裝。

4.2.2 架體的拆除

支架的拆除應(yīng)從一端向另一端、自上而下逐層進(jìn)行:

1)按先上后下、先外后里的順序拆除同一層的構(gòu)配件和加固件，再拆除連墻件；2)必須在支撐架拆卸到相關(guān)位置時(shí)方可拆除水平桿和斜桿等；3)進(jìn)行拆卸作業(yè)的作業(yè)人員須站在臨時(shí)搭設(shè)的腳手板上進(jìn)行，并按規(guī)定使用安全防護(hù)用品；4)拆下桿件及其他配件傳送至地面后，分類(lèi)堆存，打包待運(yùn)。

4.3 支架預(yù)壓

4.3.1 預(yù)壓目的

1)檢驗(yàn)支架的整體安全性；2)消除整個(gè)支架的塑性變形和地基的沉降變形；3)測(cè)量出支架的彈性變形，為施工確定合理的預(yù)拱度值。

4.3.2 預(yù)壓方案

采用砂袋等預(yù)壓物對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓位置取靠近橋墩處最不利位置，預(yù)壓5 m斷面，加載重量為該斷面設(shè)計(jì)自重的1.2倍。在支架頂部鋪上一層方木，然后吊裝預(yù)壓物對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓，采用砂袋按50%，75%，100%，120%設(shè)計(jì)重量四級(jí)荷載進(jìn)行預(yù)壓。在前兩個(gè)階段，每個(gè)階段停止12 h，每2 h進(jìn)行一次沉降觀測(cè)；后兩個(gè)階段，每個(gè)階段停止24 h，每小時(shí)進(jìn)行一次沉降觀測(cè)；在預(yù)壓結(jié)束后，按照120%，100%，75%，50%，0設(shè)計(jì)重量分級(jí)卸載，并記錄支架的沉降值。根據(jù)支架沉降值的觀測(cè)結(jié)果，得出支架的非彈性變形與彈性變形值，為結(jié)構(gòu)物的施工提供準(zhǔn)確的預(yù)拱度值。

觀測(cè)點(diǎn)的布置：在箱梁底模上布置觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置在底模兩側(cè)，距梁中線3 m，順橋向每一側(cè)共設(shè)7個(gè)點(diǎn)，位置分別為1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8處，共設(shè)置14個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。

4.3.3 預(yù)壓安全注意事項(xiàng)

1)加載過(guò)程中順序要保持均衡性；2)加載過(guò)程中仔細(xì)觀測(cè)支架的沉降與變形，得出準(zhǔn)確的沉降值；3)加載與卸載過(guò)程中，安排專(zhuān)人指揮吊車(chē)，起吊的動(dòng)作要以緩慢速度進(jìn)行，并用長(zhǎng)繩系住預(yù)壓物端部，用人拉住繩子，固定預(yù)壓物方向，使預(yù)壓物不致轉(zhuǎn)動(dòng)；4)加載與卸載過(guò)程中，保證預(yù)壓物與方木之間安放牢固。

[1] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50010—2012，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] GB 50005—2003，木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] JGJ/T 194—2009，鋼管滿(mǎn)堂支架預(yù)壓技術(shù)規(guī)程[S].

[5] GB 50009—2012，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[6] JGJ 80—91，建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范[S].

[7] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[8] JTG F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[9] JGJ 231—2010，建筑施工承插型盤(pán)扣式鋼管支架安全技術(shù)規(guī)程[S].

[10] JGJ 59—2011，建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)[S].

The design and construction of a span line bridge cast-in-situ box girder support

Zhao Wenjuan

(ShanxiJinzhongRoad&BridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Combining with a span line bridge project engineering construction, this paper summed up the process of cast-in-situ box girder support structure, emphatically elaborated the specific steps of support design, checking and support construction, had certain reference significance for similar engineering.

cast-in-place box beam, support, stress, deflection

2015-04-06

趙文娟(1980- )，女，工程師

1009-6825(2015)17-0165-03

U448.17

A