高架橋連續梁跨越河道施工度汛支架技術

馬海濤

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司鄭州設計院，河南鄭州　450052)

Crossing Rivercourse Construction Flood Bracket Techniques in Continuous Beam of City Viaduct

MA Haitao

高架橋連續梁跨越河道施工度汛支架技術

馬海濤

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司鄭州設計院，河南鄭州450052)

Crossing Rivercourse Construction Flood Bracket Techniques in Continuous Beam of City Viaduct

MA Haitao

摘要城市高架橋與河道、水系(尤其是泄洪通道)等交叉節點工程，施工過程中保證河道暢通、防汛泄洪尤為重要。介紹高架連續梁跨越河道施工度汛支架技術，包括度汛支架的總布置、結構設計、結構驗算、施工等內容，可為類似工程提供借鑒。

關鍵詞城市高架橋連續梁河道度汛支架設計施工

1概述

隨著城市建設的發展，高架橋建設日益增多，工程中經常遇到與河道、水系交叉的設計及施工節點。對于排洪河道，設計及施工中如何確保水路暢通，盡量減少對河道的干擾尤為重要。就“鄭州市京廣路-沙口路快速通道工程”中高架橋跨越金水河度汛支架的設計進行分析，供類似工程參考借鑒。

2工程概況

“鄭州市京廣路—沙口路快速通道工程”為鄭州市區內貫通南北向的一條快速通道，其高架橋梁段中主線及2條匝道需跨越金水河，交叉角度最大達171°，高架橋設計將墩位設置于河道邊坡以外，采用2聯(35+50+35) m的剛構橋跨越，墩高23 m。受周圍建筑物及工期等因素制約，上部采用滿堂支架法施工。金水河為鄭州市的泄洪河道，工期為雨季，施工期間如何保障河道暢通、排洪防汛為重中之重。結合現場實際，在金水河上方設計度汛支架，度汛支架兼做梁體施工支架基礎，以保證工程的順利進行。

3度汛支架設計

3.1　度汛支架總布置

橋位處，金水河的河槽上口寬30 m，底寬14 m，邊坡的二級坡道位置上口內寬20 m。施工期間，為盡量減少度汛支架基礎對金水河過水能力的影響，需盡可能的加大支架跨徑；但為保證度汛支架的橫向穩定性，支架跨徑又不可過大。綜合考慮上述因素，將度汛支架基礎設置在金水河兩側的二級坡道上(與橋墩承臺位置沖突處，利用橋墩承臺作為支架基礎)，跨徑采用22 m；位于河道二級邊坡以外部分的支架基礎可設置于河岸，邊跨跨徑采用9 m(如圖1)。

其中主線橋的12號墩～13號墩間位于金水河橡膠壩處，支架基礎及立柱需避開橡膠壩，設計采用鋼管組合支架，設置在橡膠壩以外的河道邊坡上。邊跨跨徑6.15 m，主跨跨徑24 m。

圖1　支架布置(單位：m)

3.2　度汛支架結構設計

上部結構：采用軍用貝雷梁，基本橫向跨徑組合為9 m+22 m+9 m，最大橫向跨徑組合為24 m+6.15 m。貝雷梁順橋向間距從墩頂向跨中依次為2片一組@70 cm、單片@45 cm，單片@60 cm。

下部結構：立柱采用φ820 mm及φ630 mm的鋼管，順河道@3 m布置；位于二級邊坡上的基礎采用φ820 mm鋼管樁，樁基入土深度為9～22 m；位于河岸的基礎采用鋼筋砼條形基礎。

縱向柱頂分配梁：采用2-H600 mm×200 mm型鋼。

縱向柱間連接系：采用[14b槽鋼。

橫向柱間連接系：22 m跨采用16號鋼絲繩交叉對拉，間隔9 m設置一組，9 m邊跨采用[14b槽鋼連接系。

4度汛支架結構驗算

只對度汛支架結構的上部及立柱的檢算進行介紹，其他從略。

4.1　技術標準

①上部結構梁體混凝土重量：26 kN/m3；

②貝雷梁自重:單層單排每根1.5 kN/m；

③滿堂支架鋼管支架重量50 kg/m3；

④棚頂滿鋪竹膠板重量：0.6 kN/m2；

⑤I16工字鋼重量：0.35 kN/m2；

⑥施工料具堆放、施工人員、運輸荷載:2.5 kPa；

⑦混凝土振搗產生的荷載:2.0 kPa；

⑧混凝土傾倒產生的沖擊荷載：2.0 kPa。

荷載組合:由于為臨時結構，荷載組合時只考慮實際作用荷載，未考慮分項荷載組合系數，施工荷載:q=(⑥+⑦+⑧)×1.4，根據本工程情況，荷載最大階段應為結構預壓階段。

貝雷梁剛度、強度:

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

立柱穩定性、強度：

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

基礎驗算：

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

4.2　縱梁驗算

(1)強度驗算

采用單排單層加強型軍用貝雷梁，標準節每節重量為270 kg，節長3 m范圍內貝雷的荷載梁按0.45 m間距布置進行計算。

參考《裝配式公路鋼橋多用途使用手冊》單層單排加強型貝雷梁每榀桁架容許剪力[F]為245.2kN，容許彎矩[M]為1 687.5kN·m，3m范圍內貝雷梁彎矩容許值為

[M]=1 687.5×3 m/0.45 m=11 250 kN·m

[F]=245.2×3 m/0.45 m=1 634.7 kN

則[M]>Mmax，抗彎強度滿足要求；[F]>FQmax，抗剪強度滿足要求。

(2)撓度驗算

支架上部貝雷梁的安裝撓度考慮采取措施消除其影響，故撓度計算時，只考慮其彈性撓度

①貝雷梁由于安裝引起的非彈性撓度

fm=0.05(n2-1)=7 cm

②荷載產生的彈性撓度

鋼材的彈性模量E=2.1×106kgf/cm2，Φ1=45°桁架在支座處的計算高度h=1.5m，桁架截面慣性矩I=573 300cm4/=8cm

Kdf=8cm

[f]=2 100/400=5.25cm

[f]>f，撓度滿足要求

4.3　立柱驗算

按軸線軸壓構件計算

采用Q235鋼材，φ820 mm、壁厚10 mm的鋼管立柱，面積A=254.47 cm2；截面對主軸的回轉半徑為ix=18.146 cm，立柱高度按10 m計算。

(1)強度驗算

柱頂支反力：R=QL=615.66×3=1 846.98 kN

72.58MPa

(2)整體穩定性驗算

式中Ф——軸心受壓構件的穩定系數；

l0——構件的計算長度，取20 m；

ix——構件截面對主軸的回轉半徑。

λ=20 m/0.181 46=110.2

查表《鋼結構設計手冊》得Φ=0.492，

整體穩定性滿足要求。

5度汛支架施工

5.1　安裝

鋼管樁：兩岸可同時施工，用兩臺120型打樁錘施打后用300型錘復打，兩臺50 t履帶吊、一臺80 t履帶吊吊樁錘同時施打。

立柱：鋼管立柱利用汽車吊等設備安裝就位，連接剪刀撐。

縱向柱頂分配梁：采用2×600×200H型鋼，焊制成型后用汽車吊調至樁頂與分配梁可靠連接。

5.2　拆除

拆除上部支撐系統→貝雷梁解體與拆除→橫梁與縱梁解體與拆除→拆除鋼管樁連接系→拆除鋼管樁→拆除砼基礎→拆除防護架。

6結束語

本工程已竣工通車，度汛支架兼做滿堂支架基礎的設計即保證了工程的順利實施又保證了雨季金水河的暢通，大大加快了施工進度，節省了工程造價。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部.JTG D60—2004公路橋涵設計通用規范[S].北京：人民交通出版社，2004

[2]中華人民共和國交通部.JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011

[3]中華人民共和國建設部，中國人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50017—2003鋼結構設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2003

[4]中華人民共和國交通部.JTG D63—2007公路橋涵地基與基礎設計規范[S].北京：人民交通出版社，2007

[5]廣州軍區工程科研設計所.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京:人民交通出版社，2002

[6]江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2007

中圖分類號：U445.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2015)04-0107-03

作者簡介：馬海濤(1976—)，女，1998年畢業于哈爾濱工業大學，工學學士，高級工程師。

收稿日期：2015-04-21