復(fù)雜工況下大跨徑變截面現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)

【摘要】在工程實(shí)踐中，現(xiàn)澆箱梁多采用臨時(shí)支架來支撐模板進(jìn)行施工，工藝也相對(duì)比較成熟，但在不少工程的現(xiàn)澆箱梁施工中，也發(fā)生了安全事故，造成了較大的損失。因此，現(xiàn)澆箱梁支架的合理設(shè)計(jì)是保證施工安全的關(guān)鍵，尤其是在施工環(huán)境復(fù)雜、地質(zhì)條件較差的大跨徑變截面現(xiàn)澆箱梁施工中，需對(duì)施工支架進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】大跨度現(xiàn)澆箱梁;支撐體系;設(shè)計(jì)與施工

現(xiàn)澆箱梁是橋梁施工中危險(xiǎn)性較大的分項(xiàng)工程，現(xiàn)澆支架的合理設(shè)計(jì)是保證施工安全的關(guān)鍵。結(jié)合洪灣樞紐互通跨洪灣涌現(xiàn)澆箱梁跨徑大、截面復(fù)雜的實(shí)際情況，采用了一種鋼管貝雷與碗扣支架組合的滿堂式支架進(jìn)行施工，并對(duì)支架進(jìn)行了分析驗(yàn)算。

1、現(xiàn)澆箱梁施工難點(diǎn)

（1）主跨64m現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，多采用掛籃懸澆的施工工藝，但該工程橋梁的寬度變化較大，無法采用掛籃懸澆法施工。（2）工程條件復(fù)雜，淤泥質(zhì)軟土層厚，需在水域深厚軟土地質(zhì)條件下搭設(shè)模板支架，支架基礎(chǔ)需進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，施工難度較大。（3）橋梁底部設(shè)計(jì)為1.6次拋物線變高度截面，常用的梁柱式模板支架難以適應(yīng)梁底的曲線設(shè)計(jì)。（4）箱梁自重大，箱梁高度最大達(dá)4.0m，對(duì)支架承載能力要求高。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在預(yù)應(yīng)力施工前，對(duì)支架的不均勻沉降較為敏感，易導(dǎo)致混凝土開裂。

2、支架設(shè)計(jì)與施工

2.1滿堂支架布設(shè)與施工

2.1.1基礎(chǔ)處理

根據(jù)支架布設(shè)間距以及承載荷載初步計(jì)算地基設(shè)計(jì)承載力，本現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)地基承載力不小于250kPa，地面鋪設(shè)10cm厚C20混凝土進(jìn)行表面封閉，并在周圍設(shè)置排水溝進(jìn)行排水，防止雨水滲透地基弱化承載力。

2.1.2碗扣支架搭設(shè)

支架搭設(shè)要在滿足JGJ130-2011、JGJ166-2016、JTG/TF50-2011規(guī)范中碗扣支架規(guī)定要求下設(shè)計(jì)、搭設(shè)。碗扣立桿底托支撐在10cm×10cm方木上，支架按照設(shè)計(jì)布設(shè)進(jìn)行搭設(shè)時(shí)，組裝完兩層橫桿后需從縱橫方向檢查立桿的垂直度，如有偏差，及時(shí)調(diào)整，使橫桿水平度偏差小于L/400;立桿接長(zhǎng)采用對(duì)接扣件軸心對(duì)接，不允許采用旋轉(zhuǎn)扣件接長(zhǎng)。考慮支架的整體穩(wěn)定性，支架設(shè)剪刀撐和斜撐。在縱、橫向每5～6排鋼管、底板部分和翼板部分支架外側(cè)面布置斜向鋼管剪刀撐，剪刀撐與地面的角度控制在45°～60°之間并相互呈之字形連為一個(gè)整體。②剪刀撐宜采用通長(zhǎng)桿件，當(dāng)必須接長(zhǎng)使用時(shí)，宜采用對(duì)接扣件連接，也可采用搭接。支架需往一邊搭設(shè)或從中間往兩邊搭設(shè)，不允許從兩邊往中間合攏;搭設(shè)過程中應(yīng)注意調(diào)整整架的垂直度不大于L/500，且不大于10cm。所有立桿均不允許懸空，支架經(jīng)檢查無誤后，方可繼續(xù)搭設(shè)。為保持支架穩(wěn)定，底座和頂托螺旋長(zhǎng)度不得大于螺桿和長(zhǎng)度1/3，并不大于20cm。搭設(shè)前需根據(jù)具體標(biāo)高計(jì)算好支架拼裝高度，碗扣架搭設(shè)完成后在管頂安裝頂托。使頂托伸出量一般控制在30cm以內(nèi)。測(cè)量確定四個(gè)角點(diǎn)的頂托標(biāo)高，然后拉線調(diào)整其它頂托標(biāo)高。頂托標(biāo)高需縱橫兩個(gè)方向都滿足要求。

2.2門洞支架設(shè)計(jì)與施工

2.2.1門洞基礎(chǔ)

主干道承載力高，路面為混凝土路面。本現(xiàn)澆門洞基礎(chǔ)充分利用此條件，直接在原道路上澆筑14.4m×0.9m×0.7m長(zhǎng)條形混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)的中心間距為11m，在條形基礎(chǔ)上每個(gè)立柱位置預(yù)埋4塊20cm×20cm×1cm鋼板，預(yù)埋鋼板設(shè)置錨固鋼筋用于加固。

2.2.2門洞支架搭設(shè)

門洞支架采用每邊4根φ600×δ8mm鋼管作為承重立柱，立柱間距3.6m，高度4.24m，鋼管底部焊有一塊80cm×80cm×1cm鋼板，與基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板焊接在一起，并沿四周焊4塊三角鋼板對(duì)底座進(jìn)行加固;鋼管立柱之間采用槽鋼十字交叉焊接支撐，鋼管頂部開設(shè)32cm×16cm槽口，將承重墊梁安放在槽口內(nèi)并與鋼管頂部焊接固定，焊接質(zhì)量應(yīng)滿足JTG/TF50-2011規(guī)定質(zhì)量要求;墊梁采用雙拼2I56工字鋼，長(zhǎng)17m;在承重梁上對(duì)應(yīng)現(xiàn)澆箱梁腹板位置對(duì)應(yīng)布設(shè)4榀貝雷梁，每個(gè)翼緣板布設(shè)1榀貝雷梁，作為承重主梁，中間4榀間距3.6m，為3片貝雷梁聯(lián)結(jié)而成，承載底腹板荷載;兩邊為2片貝雷梁聯(lián)結(jié)而成，承載翼緣板荷載，貝雷梁長(zhǎng)15m;在貝雷梁上貝雷梁頂部布設(shè)橫向I25工字鋼分布梁，單根分布梁長(zhǎng)18m，間距為1m;分布梁上鋪設(shè)6mm鋼板，全封閉底部空間，以保證施工時(shí)行車、行人的安全。

3、支架結(jié)構(gòu)分析

3.1碗扣支架分析

荷載計(jì)算：混凝土容重26.0kN/m3，模板、支架自重2.0kN/m2，人群及機(jī)具荷載1.5kPa，混凝土傾倒荷載2.5kPa，混凝土振搗荷載2.0kPa。由于橋位處河涌水流緩慢，無船只通行，計(jì)算中流水壓力、流冰壓力、船只及漂浮物撞擊力忽略不計(jì)，風(fēng)荷載按規(guī)范計(jì)算。荷載組合系數(shù)：（1）強(qiáng)度驗(yàn)算采用基本組合，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.0，混凝土及模板支架自重分項(xiàng)系數(shù)取1.2，人群及機(jī)具荷載、混凝土傾倒荷載、混凝土振搗荷載等分項(xiàng)系數(shù)取1.4，風(fēng)荷載等分項(xiàng)系數(shù)取1.1，組合值系數(shù)取0.8;（2）變形驗(yàn)算采用標(biāo)準(zhǔn)組合，混凝土及模板支架自重分項(xiàng)系數(shù)取1.0，不計(jì)人群及機(jī)具荷載、混凝土傾倒荷載、混凝土振搗荷載。按照從上至下的方式，分別驗(yàn)算底模、方木、鋼管分布梁的強(qiáng)度及變形，均滿足要求。驗(yàn)算碗扣支架的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，腹板位置單根立桿的軸力值為13.7kN～25.9kN，頂?shù)装逦恢脝胃U的軸力值為21.5kN，翼板位置單根立桿的軸力值為14.7kN，均小于規(guī)范單根立桿軸力設(shè)計(jì)值30kN，碗扣支架強(qiáng)度及穩(wěn)定性滿足要求。

3.2貝雷鋼管支架驗(yàn)算

3.2.1強(qiáng)度分析

貝雷鋼管支架中，I14a分布梁、2HM588×300型橫梁為Q235鋼材，[σ]=215MPa，[]=125MPa;單片貝雷梁的容許彎矩[M]=788.2kN·m，容許剪力[Q]=245.2kN。通過軟件對(duì)承載能力極限狀態(tài)下的支架進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果如下：I14a分布梁，最大正應(yīng)力σ=28.1MPa<[σ]=215MPa;最大剪應(yīng)力=46.7MPa<[]=125MPa。單片貝雷梁，彎矩最大值M=407.4kN·m<[M]=788.2kN·m;最大剪力Q=242.7kN<[Q]=245.2kN。2HM588×300型主橫梁，最大正應(yīng)力σ=97.2MPa<[σ]=215MPa;最大剪應(yīng)力=32.1MPa<[]=125MPa。根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，支架強(qiáng)度滿足要求。

3.2.2剛度分析

支架使用前要進(jìn)行預(yù)壓，以消除非彈性變形，因此，支架變形分析時(shí)采取彈性計(jì)算法。在正常使用極限狀態(tài)下，通過軟件計(jì)算貝雷鋼管支架的變形，各構(gòu)件的最大豎向變形（撓度）：I14a分布梁為1.89mm，貝雷梁為15.3mm，主橫梁為4.3mm，各構(gòu)件的最大豎向變形（撓度）均小于規(guī)范規(guī)定的L/400的限值，故貝雷鋼管支架的剛度滿足要求。

結(jié)語：

在現(xiàn)有路橋施工中經(jīng)常遇到跨線施工的情況，既要保證安全通行，又要正常施工，通過一例單孔門洞跨徑大于10m現(xiàn)澆支架分析驗(yàn)算，來為以后大跨徑跨線施工提供參考經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：

郭全禮（632123198008087776），青海第六路橋建設(shè)有限公司，青海西寧。