朱克東
(廣州市市政工程機械施工有限公司)
永和大道改造工程主橋(3—7 軸)左幅采用(33.5 +48+48 +30.5)m 變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁,右幅采用(30.5 +48+48 +33.5)m 變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁。高1.5 ~2.7 m,懸臂長3 m,支點附近腹板寬為0.5 ~0.8 m,跨中腹板寬厚度為0.5 m,頂板厚采用0.26 m、底板厚為0.25 m,頂?shù)装逶谥c處均采用變高腹板采用斜腹板,斜率為4∶1。
主橋5-6 軸縱跨搖田河上的30 m 跨舊橋,根據(jù)設(shè)計要求,舊橋不能作為現(xiàn)澆箱梁的支架搭設(shè)平臺。針對現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境,采用了雙層大跨度貝雷桁架現(xiàn)澆箱梁支架方案縱跨舊橋。
貝雷支架體系基礎(chǔ)采用φ120 cm 的鉆孔樁基礎(chǔ),每側(cè)4根,一幅橋共8 根,樁基礎(chǔ)上設(shè)置鋼筋混凝土承臺,承臺上設(shè)置鋼管立柱。
為盡量減少貝雷架縱梁的跨度,同時,將新樁對舊橋樁基礎(chǔ)的影響降到合理的程度,取新舊樁之間的規(guī)范要求的最小距離3 m,即貝雷支架體系的最小計算跨度37 m,貝雷架拼裝長度39 m。
底板和腹板滿布10 排三排雙層加強型貝雷桁架,翼板處設(shè)置每邊設(shè)置2 組雙層雙排貝雷桁架,貝雷架均采用國產(chǎn)加強型。
按《橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》,恒載安全系數(shù)1.2,活載安全系數(shù)1.4。由于箱梁結(jié)構(gòu)寬度較大,為保證貝雷架縱梁的局部受力穩(wěn)定性,受力復(fù)核分為底板位置、腹板位置和翼板位置的支架受力復(fù)核計算及結(jié)構(gòu)整體支架受力復(fù)核計算。
為簡化計算,變截面箱梁以最大截面位置作為支架驗算依據(jù),梁截面的橫向劃分為底板位置、腹板位置和翼板位置分別圖1 中的①、②和③。
圖1
(1)結(jié)構(gòu)自重
通過計算,底板位置、腹板位置、翼板位置的自重荷載分別為77.54 kN/m、59.28 kN/m 和19.44 kN/m。
(2)支架自重
支架自重分為兩個部分,一部分為底模、大楞、小楞、槽鋼等自重,另一部分為貝雷架的自重
式中:G支架為貝雷架平臺每延米計算荷載;G1為貝雷架支架及方木重量,計算得單邊翼板位置為5.76 kN/m,單邊腹板位置為5.5 kN/m,底板位置為8.16 kN/m;G2為貝雷架梁自重,雙排雙層貝雷架取4.82 kN/m,三排雙層貝雷架取7.08 kN/m。
根據(jù)公式1,單側(cè)翼板位置支架自重為15.4 kN/m,單側(cè)腹板位置支架自重為26.74 kN/m,底板位置的支架自重為36.48 kN/m。
(3)施工人員、施工料具堆放、運輸荷載:2.5 kN/m。
(4)傾倒混凝土時產(chǎn)生的沖擊荷載:2.0 kN/m。
(5)振搗混凝土產(chǎn)生的荷載:2.0 kN/m。
計算強度(組合公式)
根據(jù)公式2,底板位置、單側(cè)腹板位置和單側(cè)翼板位置及整個箱梁底貝雷架的計算強度分別為145. 92 kN/m、112.32 kN/m、50.91 kN/m 和435.99 kN/m。
貝雷桁架支架簡化為簡支梁,受力形式為均布荷載。則簡支梁最大的彎矩計算公式為
最大的剪力計算公式
最大的擾度計算公式
式中(3)、(4)、(5)
q 為簡支梁上每延米的均布荷載;L 為簡支梁的計算長度;E 為簡支梁的彈性模量;I 為簡支梁的慣性矩。
根據(jù)公式(3)、(4)、(5)的計算公式,則翼板處、腹板處、底板處及整個箱梁的貝雷架計算如下。
(1)翼板處計算
①彎矩計算
②剪力計算
③擾度計算
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則翼板處兩組雙排雙層貝雷架滿足受力要求。
(2)腹板處計算
①彎矩計算
②剪力計算
③擾度計算
則腹板處單邊三組三排雙層貝雷架滿足受力要求。
(3)底板處計算
①彎矩計算
②剪力計算
③擾度計算
則底板處四組三排雙層貝雷架滿足受力要求。
(4)箱梁貝雷架整體計算
①彎矩計算
②剪力計算
③擾度計算
則箱梁支架體系的貝雷架滿足受力要求。
(1)為便于橋梁下部道路的施工,支架基礎(chǔ)采用低樁承臺,本設(shè)計的承臺地面低于道路完成面50 cm,承臺上部設(shè)置雙排φ630 鋼管立柱。
(2)為便于施工完成后模板的拆除,在貝雷架梁底設(shè)置沙箱式臨時支座。
(3)該支架體系的貝雷架架跨度37 m,三排雙層貝雷架的重量28 t,吊裝難度大,為了保證貝雷架橫向穩(wěn)定性,采取現(xiàn)場地面分組拼裝分層吊裝的方式,吊裝到位后及時采取臨時固定措施。
(4)由于支架全部采用雙層貝雷架,高度較大,為加強貝雷架體系的整體性,施工時,箱梁中間的底板和腹板位置采用10組三排雙層貝雷架,組與組之間用u 型扣鎖定,每3 m 設(shè)置一道;翼板位置采用兩組雙排雙層貝雷架,組與組之間每3 m 設(shè)一道剪刀撐,剪刀撐采用用[10 槽鋼制作,螺栓連接。
(5)貝雷架上橫向分配梁為I25a 型工字鋼,間距0.6 m,貝雷梁與I25a 橫向分配梁采用U 形扣鎖定;翼板位置鋼管架底部鋪設(shè)縱向[10 槽鋼,槽口向上,間距為0.35 m。
(6)支架預(yù)壓:按箱梁重量120%、模板重量及施工荷載組合,確定壓載重量,采用砂袋均勻堆壓于支架上,根據(jù)預(yù)壓沉降數(shù)據(jù),調(diào)整底模標高。
(7)箱梁混凝土分兩次澆筑,第一次澆筑箱梁的底板和腹板,第二次澆筑箱梁的頂板和翼板。
(8)上部支架體系共選擇5 條貝雷架進行監(jiān)測,分別為底板、腹板和翼板位置,監(jiān)測點設(shè)置為:①應(yīng)力監(jiān)測點設(shè)置在貝雷架跨中位置的上下弦桿上,共設(shè)置8 個點。②擾度監(jiān)測點設(shè)置在貝雷架跨中、1/4 和3/4 位置,共15 個點。
在現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)的整個施工中,我們通過監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)貝雷架最大擾度0.051 m,應(yīng)力為70 MPa,均比計算值偏小;由于變截面箱梁中間位置的梁重小于理論計算值,因此,設(shè)計與實際基本吻合,大跨度的貝雷桁架支架體系的安全性在可控范圍之內(nèi)。
工程現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁采用大跨度雙層貝雷桁架支架,通過對支架的局部受力驗算和整體驗算,使貝雷桁架的設(shè)置更為合理,大大降低了局部失穩(wěn)破壞的風險,通過各種措施的實施確保了施工的安全順利進行。實踐證明大跨度雙層貝雷梁桁架具有較大的跨越能力和施工可靠性,可供類似工程參考。
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[2] 杜榮軍,混凝土工程模板與支架技術(shù)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2005.
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