現澆箱梁跨河支架基礎的設計與施工

王云龍，朱曉燕

(浙江登峰交通集團有限公司)

現澆箱梁跨河支架基礎的設計與施工

王云龍，朱曉燕

(浙江登峰交通集團有限公司)

以NJ河大橋實際工程項目為依托，在分析NJ河大橋實際工程背景的基礎上，主要研究了現澆箱梁跨河支架基礎的設計與施工，從施工方案設計入手，重點分析了現澆支架及模板，混泥土施工以及鋼筋及預應力三個方面具體內容，深入而詳細的研究闡述了荷載，梁強度及預應力計算以及支架模板的受力分析等內容。

橋梁;現澆箱梁;支架;設計;施工

1 工程背景

某高速公路一標段TN路橋規劃HH路至LZ路北規劃道路，某合同段橫跨 NJ河，交角為90°，跨徑為22-28-22 m，全長72 m。為三聯式預應力混凝土連續箱梁橋，一、三聯為現澆預應力混凝土連續箱梁，二聯為預制裝配式預應力混凝土連續箱梁，第一聯、第三聯設計為現澆預應力連續箱梁，第二聯設計為預制安裝組合箱梁，第一聯梁高1.7 m，第二聯梁高1.8 m，第三聯梁高2.0 m。機動車道采用單室雙箱截面，梁寬13.5 m，非機動車道采用單室單箱截面，梁寬8.5 m，跨中梁中心高2.0 m，支點中心處梁高3.8 m，梁高采用二次拋物線規變化;該橋基礎形式為鉆孔灌注樁，共30顆，橋臺鉆孔樁直徑1.2 m，長38 m，橋墩鉆孔樁直徑1.5 m，橋墩、橋臺樁頂皆設有承臺，橋臺為肋式臺，橋墩為立柱，立柱直徑1.3m。上部構造為現澆連續箱梁，箱梁高1.4 m，梁室高0.98 m，底板厚0.2 m，頂板厚0.22 m，腹板寬0.45 m。箱梁采用 C50混凝土，共 1 381.56 m3，施工投資約5 000萬元。

2 施工方案設計

現澆箱梁共分為二聯，分左右幅共四聯澆筑，首先施工第三聯左幅、右幅，同時施工第一聯右幅、左幅。每聯為一個施工段、混凝土整體澆筑混凝土分兩次進行，第一次澆筑混凝土底板、腹板，待混凝土有一定強度后拆除內側模板安裝頂板模板、綁扎頂板鋼筋、澆筑混凝土頂板混凝土，預應力筋必須每聯為一張拉段，設計為兩端張拉，兩端錨固，0#臺、15#臺的橋臺背墻必須等箱梁施工完成后才能施工。

2.1 現澆支架及模板

(1)箱梁現澆支架采用鋼管滿堂支架，由于全橋大部分處于曲線上，所以模板全部采用膠合木夾板?，F澆支架在鋼筋綁扎前必須進行預壓，按設計預壓荷載在澆筑混凝土完底板開始澆筑混凝土頂板混凝土時，開始逐漸卸載，在實際施工時難以實現。擬按先預壓，通過預壓時測量出的有關沉降數據，計算出預拱值，在支架模板安裝時預留標高，以實現澆筑混凝土完成的箱梁底面標高符合設計要求。

(2)支架設計，支架立桿在各2 m長度范圍按照50 cm×30 cm布置;1～8.6 m為底板、腹板漸變段，支架立桿在各2～8.6 m長度范圍按照60 cm×30 cm布置;跨中部分除腹板下按照60 cm×30 cm外，其余按60 cm×60 cm布置立桿。橋臺處從臺帽邊緣起算6 m長度范圍按照60 cm×30 cm、其余布置同跨中一樣。水平橫桿按照120 cm步距布置，中間縱橫向每5 m在橫斷面設連續剪刀撐，兩側面及端面分別設置剪刀撐，每4.5 m高設置一道水平剪刀撐。

(3)模板施工順序，模板由底模、側模及內模三個部分組成，分兩次安裝。先施工底板和肋板，因此模板先安裝底板、肋板，澆筑混凝土完底板和肋板混凝土、強度達到30%后，拆除內側模板。第二次安裝翼板、頂板底模板，綁扎頂板鋼筋、澆筑混凝土頂板混凝土。

2.2 混凝土施工

本橋連續箱梁現澆混凝土設計標號為C50，擬自設混凝土攪拌站，集中拌和用混凝土運輸車運至施工現場，由混凝土泵車泵入模內，人工攤鋪振搗。

(1)澆筑混凝土順序，每一聯半幅分兩次澆筑混凝土，第一次先澆底板、后肋板，第二次澆筑混凝土頂板、翼板混凝土。先澆筑混凝土蓋梁兩側，后澆筑混凝土蓋梁頂部，以免蓋梁頂部混凝土由于兩邊支架變形產生裂縫，在有立柱的地方也應先澆筑混凝土立柱四周，后澆筑混凝土立柱頂部。

(2)澆筑方法，混凝土澆筑混凝土采取縱向分段，分段長度按5 m劃分。高度分層，分層厚度不大于40 cm。每段只有一層澆筑，逐段逐層流水推進。第一聯，第一次澆筑混凝土底板、腹板，底板1層、肋板分3層，共計4層;第二次澆筑混凝土頂板、翼板按2層澆筑混凝土。第三聯第一次澆筑底板、腹板，底板1層、肋板分4層，共計5層;第二次澆筑頂板、翼板按2層澆筑。

(3)混凝土振搗，用插入式振搗器振搗密實，底板混凝土用平板式振動器加振一遍。振搗過程中，振搗棒不能接觸到波紋管、模板。側板及頂板混凝土振搗時，注意振搗棒要插入下層混凝土中5～10 cm。振搗棒的移動間距宜為30 cm左右，每一次振動10～15 s，至混凝土不再顯著沉落，不再冒氣泡，表面均勻，平整泛漿為止。振搗棒移動過程中要緩慢，提升時不宜過快，以防振動中心產生空隙或不均勻、漏振、過振通病的發生。

2.3 鋼筋及預應力施工

施工現場設置鋼筋、模板加工場，鋼筋及預應力筋在現場加工綁扎。預應力孔道使用波紋管預留管道，預應力鋼筋采用Φj15.24 mm鋼絞線。每個施工段箱梁混凝土澆筑混凝土完成，盡快進行預應力鋼束的穿束，當混凝土強度達到90%以上時進行預應力張拉、壓漿，最后澆筑混凝土封錨混凝土。預應力鋼材采用 Φj15.24 mm標準抗拉強度1 860 MPa的高強度低弛鋼鉸線，其性能應符合ASTMA416-98級標準，公稱直徑15.24 mm公稱截面面積140 mm2，錨具、錨墊板、波紋管、錨下螺旋箍筋均采用配套產品。設計張拉控制應力δk=0.75Rby=1 395 MPa每束張拉力根據鋼絞線數量計算。

(1)預應力筋的張拉力計算：Ny=N×δk×Ag×1/1 000，式中：Ny代表預應力筋的張拉力;N代表同時張拉的預應力筋的根數;δk代表預應力筋的張拉控制應力;Ag代表單根鋼絞線的截面積。

(2)鋼絞線理論伸長值 ΔL計算：ΔL=PpL/(ApEp)，式中：Pp代表張拉力，N;L代表預應力筋的長度，mm;Ap代表預應力筋的截面面積，mm2;Ep代表預應力筋的彈性模量，N/mm2。預應力筋張拉的實際伸長值ΔL，按照下式計算：ΔL=ΔL1+ΔL2;ΔL1代表從初應力至最大張拉應力間的實測伸長值;ΔL2代表初應力以下的推算伸長值，可采用相鄰級的伸長值。

3 受力驗算

3.1 荷載計算

(1)箱梁荷載：箱梁鋼筋 混凝土自重：G=777m3×26 kN/m3=20 202 kN，偏安全考慮，取安全系數r=1.2，以全部重量作用于底板上計算單位面積壓力：F1=G×r÷S=20 202 kN7×1.2÷(12.4 m×72 m)=27.153 kN/m2;(2)施工荷載：取F2=2.5 kN/m2;(3)振搗混凝土產生荷載：取F3=2.0 kN/m2;(4)箱梁芯模：取F4=1.5 kN/m2;(5)竹膠板：取F5=0.1 kN/m2;(6)方木：取F6=7.5 kN/m3。

3.2 梁強度及預應力計算

(1)橫梁，橫梁為10 cm×10 cm方木，跨徑為0.9 m，中對中間距為0.4 m，作用在橫梁上的均布荷載為13.3 kN/m;跨中最大彎矩為1.35 kN·m，落葉松容許抗彎應力為14.5 MPa，彈性模量為11 ×103MPa。

橫梁彎拉應力：σ=M/W=1.35×103/1.67×10-4=8.08 MPa＜14.5 MPa，橫梁彎拉應力滿足要求;橫梁撓度：f=5qL4/384EI=1.24 mm＜L/400=2.25 mm，橫梁彎拉應力滿足要求。

(2)縱梁，縱梁為10×15 cm方木，跨徑為0.9 m，間距為0.9 m，0.9 m長縱梁上承擔根橫梁重量為0.135 kN;橫梁施加在縱梁上的均布荷載為0.15 kN/m;作用在縱梁上的均布荷載為30.078 kN/m;跨中最大彎矩3.045 kN·m;落葉松容許抗彎應力14.5 MPa，彈性模量11×103MPa。

縱梁彎拉應力：σ=M/W=3.045×103/3.75×10-4=8.12 MPa＜14.5 MPa，縱梁彎拉應力滿足要求;縱梁撓度：f=5qL4/384EI=0.83 mm＜L/400=2.25 mm，縱梁彎拉應力滿足要求。

3.3 支架模板受力計算

(1)模板，箱梁底模采用高強度竹膠板，板厚15 mm，竹膠板方木背肋間距為30 mm，所以驗算模板強度采用寬300 mm平面竹膠板。其中：彈性模量E=0.1×105MPa，截面抵抗矩W=11.25 cm3;截面積A=45 cm2。所以底模板均布荷載：F=F1+F2+F3+F4=33.153 kN/m2;q=F×b=9.946 kN/m;跨中最大彎矩M=0.112 kN·m;

彎拉應力：σ=M/W=9.9 MPa＜11 MPa，竹膠板板彎拉應力滿足要求;撓度f=0.677qL4/100EI=0.65 mm＜0.75 mm，竹膠板撓度滿足要求。

(2)支架，立桿承重計算：碗扣支架立桿設計承重為30 kN/根，每根立桿承受鋼筋 混凝土和模板重量：N1=0.9×0.9×29.13=23.59 kN，橫梁施加在每根立桿重量：N2=0.9×3×0.1×0.1×0.75=0.2 kN，縱梁施加在每根立桿重量：N3=0.9×0.1×0.15×0.75=0.1 kN，支架自重：0.06 kN/m，立桿單位重：0.04 kN/m，橫桿單位重：N4=0.75 kN，每根立桿總承重：

N=N1+N2+N3+N4=26.64 kN＜30 kN，立桿承重滿足要求。

支架穩定性驗算，立桿長細為，由長細比可查得軸心受壓構件的縱向彎曲系數為，立桿截面積為，由鋼材容許應力表查得彎向容許應力為，所以，立桿軸向荷載，支架穩定性滿足要求。

4 結論

重點介紹了NJ河大橋的現澆箱梁跨河支架基礎的設計與施工，概述了整個支架基礎的施工技術，并對受力驗算進行了詳細的分析，對現澆箱梁跨河支架基礎的初始設計以及施工組織等做了歸納及總結，為以后現澆箱梁跨河施工提供參考。

［1］張愛中，龔林，彭亮紅.現澆箱梁跨河支架基礎的設計與施工［J］. 公路與汽運，2010，(5).

［2］公路橋梁地基與基礎設計規范(JTG D63-2007)［S］.2007.

［3］楊進城.預應力現澆箱梁鋼管支架施工技術總結［J］.山西建筑，2008，(24).

［4］張長青.現澆箱梁大跨徑鋼管支架驗算與分析［J］.山西建筑，2009，(14).

U445

C

1008-3383(2012)11-0108-02

2012-06-18

王云龍(1978-)，男，工程師，從事道橋施工方面研究。