高建科

摘要：鋼管樁支架現(xiàn)澆施工為橋梁工程重點和難點工程之一。某橋主橋為五跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，全長823米，橋梁施工支架的搭設(shè)對于工程建設(shè)結(jié)構(gòu)安全至關(guān)重要。本文結(jié)合變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工方法和特點，對鋼管樁支架結(jié)構(gòu)承載力和穩(wěn)定性進行計算，給出施工監(jiān)測和控制要點，可為同類型工程施工提供參考。

關(guān)鍵詞：變截面;箱梁大橋;鋼管樁;結(jié)構(gòu)計算

1、前言

據(jù)統(tǒng)計，每年都有橋梁因為支架的倒塌而產(chǎn)生人員傷亡[1]，通常發(fā)生事故原因有兩個，一是設(shè)計荷載不足，安全失效，二是施工管理不到位，工作人員蠻干，導(dǎo)致施工安全事故。橋梁施工支架的施工方法和技術(shù)對于工程建設(shè)的順利進行以及結(jié)構(gòu)的安全至關(guān)重要。

隨著橋梁技術(shù)不斷發(fā)展，變截面大體積預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁得到越來越廣泛的應(yīng)用，其設(shè)計及施工單位更加重視施工計算和腳手架培訓(xùn)工作。例如李明星[2]結(jié)合某市政變截面曲線匝道橋滿堂門式支架施工，詳細(xì)介紹了滿堂門式支架的構(gòu)架方法和穩(wěn)定性計算。文瑜 謝瑋[1].對橋梁施工臨時支架倒塌的常見原因進行了分析，對影響支架穩(wěn)定性的因素和支架穩(wěn)定性計算方法進行了總結(jié)。劉明軍，林志軍[3]介紹田安大橋主橋拱面部分的梁段安裝支架鋼管樁的設(shè)計計算與施工。希文峰，黃羚[4]根據(jù)滿堂支架的結(jié)構(gòu)及受力特征，分析了滿堂支架荷載計算方法以及立桿、底模、縱向方木、橫向方木等主要組成構(gòu)件的計算模型。

2、工程概況

某橋工程樁號分別為K0+000，終點樁號K2+300，全長2.3km。主橋上部構(gòu)造：混凝土C55：16293.6m3Ⅰ鋼筋606t，Ⅱ鋼筋2747t，預(yù)應(yīng)力鋼絞線841t。該橋左幅設(shè)計為：（4×32m）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（58+3×96+58）變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（3×24）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（4×32）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（3×32）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁;右幅設(shè)計為：（3×32m +24.175m）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（58+3×96+58）變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（25.825+2×27）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（4×32）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁+（3×32）等截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁。

該橋主橋設(shè)計為58m+3×96m+58m五跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。主跨箱梁單“T”共分12段懸臂澆筑，0號梁段長12m，其余1-12號梁分段長為7×300+5×400cm，邊跨、次邊跨、中跨合攏段都為2m，邊跨現(xiàn)澆段長10m。0號梁段和邊跨現(xiàn)澆段采用鋼管樁支架現(xiàn)澆施工，主跨T構(gòu)采用對稱掛籃懸臂現(xiàn)澆施工，懸澆最重梁段為1794kN。

3、鋼管樁支架計算

主要臨時支架破壞形式為失穩(wěn)破壞，即支架倒塌。倒塌主要是由于支架承受的施工臨時荷載時位移變形過大而造成，即幾何非線性的影響十分明顯。為保證臨時支架結(jié)構(gòu)體系，整體穩(wěn)定性滿足要求是設(shè)計過程的首要問題。支架現(xiàn)澆方案，采用布架靈活、搭拆方便、承載力大。如圖2所示，取單根鋼管樁受力進行分析。

慣性半徑;柔度系數(shù);

極限柔度;

λ<λ2，屬于短粗桿（小柔度桿），用經(jīng)驗公式計算F=σcr×A;

F=cr×A=200×=3480KN;安全系數(shù)為：;

中間鋼管樁滿足施工要求。

4.2兩側(cè)鋼管樁計算

平均橫斷面積A=5.81m2。方法同中間鋼管樁計算方法，最終得出，安全系數(shù)，中間鋼管樁滿足施工要求。

4.3縱向分配梁受力計算

通過分析，縱向分配梁最不利位置為中腹板，荷載由六根Ⅰ25b工字鋼承擔(dān)，工字鋼間距1.2m。

計算得出恒載：（q1+q2）×1.2=328KN;活載：（q3+q4）×1.4=23.5KN;

荷載：恒載+活載=351.5KN;荷載：q=125.5KN/m

分配梁結(jié)構(gòu)計算：Ⅰ25b懸臂長度2.8m。

慣性矩：6×5280cm4=3.168×108mm4;截面抵抗彎矩：W=÷ymax=6×423×cm3=2.54×106mm3

彈性模量：E=206000N/mm2 容許應(yīng)力：fm=200N/mm2

強度計算：;σmax=÷W=193MPa<=193MPa。