現(xiàn)澆箱梁支架施工設計

魏炳富

(廈門市交通基本建設工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，福建 廈門 361000)

1 概述

某工程 H匝道橋位于排洪渠下游旁，橋梁長為 93m，全橋為一聯(lián)（18+34+18+23），梁高1.8m，均采用現(xiàn)澆預應力鋼筋砼連續(xù)箱梁。為等寬箱梁，橋?qū)?1.5m，箱梁截面采用單箱雙室截面。采用鋼管柱+貝雷桁架施工方法進行施工，底模板均采用12mm竹膠板。

2 鋼管貝雷支架布置及架設

2.1 H匝道橋（梁高1.8米）鋼管貝雷支架布置

（1）臨時支墩

中間鋼管墩為雙排12根，墩臺旁鋼管墩為單排6根φ＝630mm，δ＝8mm鋼管組成，水中鋼管墩采用dz90a型號激振力為486KN振動錘進行插打鋼管。陸地路段橋臺位置不設鋼管墩，采用澆筑120cm(寬)×50cm（高）×12 m（長）C25鋼筋砼基礎，基礎面再鋪2cm厚鋼板，貝雷梁直接架設在基礎面鋼板上。

（2）支架縱梁

用貝雷片拼成支架縱梁，兩排一組，貝雷縱梁跨度為12m，每跨由6組12排貝雷縱梁簡支布置。

3 鋼管貝雷梁支架計算

3.1 現(xiàn)澆梁支架設計所用的主要材料介紹

（1）貝雷片的幾何特性

單片貝雷片的長度和高度為300cm×150cm；

單片貝雷片的重量為270kg；

單片貝雷片抗彎剛度：W＝3578.5cm3；

單片貝雷片慣性矩：I=250497.2cm4。

（2）貝雷片的容許內(nèi)力

單片貝雷片強度設計值按照《裝配式鋼橋多用途使用手冊》取值如下：

16Mn鋼彈性模量 E=2.1×105MPa；容許應力彎曲應力[σ]=273MPa；剪應力[τ]=208MPa；

貝雷梁片允許彎矩[M]=788.2 kN·m；允許剪力[Q]=245.2kN。

（3）鋼管樁：φ630mm，δ＝8mm。

（4）型鋼材料的力學幾何性質(zhì)

本現(xiàn)澆梁側(cè)模支架設計使用的型鋼均為熱軋普通工字鋼或熱軋普通槽鋼及碗扣式鋼管支架，材質(zhì)均為A3鋼。

（5）熱軋普通工字鋼截面特征表如表3.1所示

表3.1 工字鋼截面特征表

（6）木材的力學幾何性質(zhì)根據(jù)《木結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》可知：[σw]＝12 MPa；[τw]＝1.9 MPa；E＝9×103MPa。

3.2 H匝道橋受力驗算

選擇H匝道橋跨度最大的第二跨34米跨等截面箱梁支架進行計算，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)主要考慮以下荷載：

（1）荷載計算

①新澆筑混凝土的自重

H匝道橋現(xiàn)澆箱梁一聯(lián)C50砼的數(shù)量是768.56m3，故根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)附錄D鋼筋混凝土的容重采用26kN/m3。

故箱梁每延米的自重為q1＝768.56×26/93＝214.87kN/m

②模板自重：本橋現(xiàn)澆箱梁采用木模板，在工地自行加工，自重 0.75×11.5=8.625kN/m。

③支架自重：11.4kN/m

④施工人員和施工料具等荷載：

每延米q＝2.5 kN/m×11.5=28.75kN/m

⑤振搗混凝土時產(chǎn)生荷載：每延米q＝2.0kN/m×11.5=23kN/m

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6條驗算支架強度時采用①～⑤荷載組合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6條驗算支架撓度時采用①～③荷載組合：（214.87+8.625+34.2）×1.2=281.87kN/m

（2）承重梁(下木楞)受力分析

跨中底板承重梁選用120×150mm方木,橫橋向間距為100cm之間,縱向間距為90cm；箱梁梁端位置及箱梁腹板位置承重梁選用120×150mm方木,橫橋向間距為100cm，縱向間距為60cm。

（3）跨中底板

按箱梁跨中底板位置的荷載進行計算，

計算模式：按跨徑為100cm的三跨連續(xù)梁進行計算

q=21.86×1=21.86KN/m

120×150方木技術(shù)參數(shù)如下：

E=9×103MPa,[σ]=12MPa

a、強度驗算

彎矩M和應力σ：

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計算表”得三跨連續(xù)梁彎距系數(shù)Km=0.1

彎矩M和應力σ：

M＝KmqL2=0.1×21.86×12=2.186KN.m

σ=2.186/(4.5×10-4)/1000=4.86MPa＜[σ]=12MPa 強度滿足要求

b、剛度驗算

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計算表”得三跨連續(xù)梁撓度系數(shù)Kω=0.677

=0.677×20.52×0.94/[100×9×106×(3.375×10-5)]

=0.48×10-3m ＜L/400=0.9/400=2.25×10-3m 剛度滿足要求

（4）梁端底板及箱梁腹板

計算模式：按跨徑為60cm的三跨連續(xù)梁進行計算：

q=63.36×0.6=38.02KN/m

彎矩M和應力σ：

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計算表”得三跨連續(xù)梁彎距系數(shù)Km=0.1

M＝KmqL2=0.1×38.02×0.62=1.37 KN.m

σ強度滿足要求

b、剛度驗算

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計算表”得三跨連續(xù)梁撓度系數(shù)Kω=0.677

=0.677×38.02×0.64/[100×9×106×(3.375×10-5)]

=0.11×10-3m＜L/400=0.6 /400=1.5×10-3m 剛度滿足要求

（5）貝雷縱梁強度驗算

12m跨橫向布置12排貝雷縱梁，作用在每片貝雷縱梁上的荷載按均布荷載計算，考慮1.2不均勻分布系數(shù)，每排貝雷縱梁的最不利荷載組合為：

q=(354.32kN/m)/12×1.2=35.43kN/m

貝雷縱梁的最大彎矩：

＝637.74kN.m＜[M]=788.2 kN.m滿足要求

貝雷縱梁最大剪力：

＝212.58kN（發(fā)生在兩端的支撐處）

＜[Q]=245kN。（單片貝雷的允許剪力）滿足要求

（6）撓度（剛度）較核

驗算貝雷梁的撓度時荷載取q=281.87kN/m，

貝雷縱梁最大撓度：

fmax＜[f](滿足規(guī)范要求)

（7）鋼管支墩受力驗算

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6條驗算支架強度時采用①～⑤荷載組合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m

由橫梁受力計算得在支墩頂產(chǎn)生壓力，其荷載值為：354.32×（12/2+2）=2834.56kN

單根鋼管樁承受的最大豎向荷載（考慮1.2的不均勻分布系數(shù)）：

①強度驗算

單根φ630mm，δ＝8mm鋼管截面承受的允許壓力[N]

[N]＝（2πR·δ·[σ]）

＝2×3.14159×0.315×0.008×140000

＝2216.88kN

Pmax=566.9kN ＜ [N](滿足要求)

②穩(wěn)定性較核

φ630mm，δ＝8mm的鋼管樁力學幾何性質(zhì)

鋼管樁一端固定另一端自由條件下計算鋼管樁穩(wěn)定容許應力

φ——壓桿穩(wěn)定系數(shù)，與壓桿柔度系數(shù)λ計算得出；

φ＝1.02-0.55((46+20)/100)2=0.78

按一端固定另一端自由條件下計算鋼管穩(wěn)定容許應力，最大自由長度為定性L＝8.0m，則鋼管穩(wěn)定容許應力：

[σ]ω＝φ[σ]＝0.78×140=109.9MPa

式中：[σ]——壓桿材料的容許應力，鋼管[σ]＝140MPa。

單根鋼管的穩(wěn)定容許壓力：

[P]＝[σ]ω·A＝109.9×103×0.0156375＝1718.56kN

Pmax=566.9kN＜[P]（滿足要求）

由以上計算可知，鋼管樁承載力小于56.7t，故本次鋼管樁承載力設計值按照57t控制。

3.3 橋臺條形基礎豎向承載力計算

陸地上澆筑C25鋼筋砼條形基礎，作為橫向支撐貝雷梁傳遞荷載。鋼筋砼條形基礎50cm×150cm×12米，上鋪2cm厚A3鋼板進行應力擴散,

地基承載力驗算

K----安全系數(shù)，取為1.2

P=1.2×2834.56/32.5=104.7KN/m2

所以只要地基滿足支架承載力滿足(大于 104.7Kpa),就可滿足要求，原有原狀土地基承載力完全能滿足要求。

4 結(jié)語

鑒于城市交通的快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)因能提升交通能力并且有少占用地資源的優(yōu)勢而在城市建設中越來越多的使用，為此，根據(jù)設計圖紙及現(xiàn)場實際，進行詳細的支架設計計算是十分必要的。為確保方案科學、可行，應于方案實施前，通過組織專家進行專項方案論證，施工過程應嚴格按照批準的設計方案組織實施。該橋的支架方案設計通過實際的施工情況來看，結(jié)果均達到預期的要求。