現(xiàn)澆箱梁中貝雷支架的施工設(shè)計(jì)研究

謝道懷

摘 要：支架是現(xiàn)澆箱梁項(xiàng)目施工中的重點(diǎn)、難點(diǎn)，鑒于此，文章以坂中互通C匝道橋項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目橋梁為現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析其貝雷支架設(shè)計(jì)及荷載計(jì)算，希望可以為類似現(xiàn)澆箱梁項(xiàng)目施工積累經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁;貝雷支架;設(shè)計(jì);計(jì)算

中圖分類號(hào)：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

現(xiàn)澆箱梁在形狀及線狀方面具有可任意決定性，因此，在現(xiàn)代橋梁工程中應(yīng)用比較廣泛。但是現(xiàn)澆箱梁的施工工序比較復(fù)雜，且技術(shù)要求及質(zhì)量要求比較高，尤其是支架設(shè)計(jì)及施工，對(duì)整個(gè)現(xiàn)澆箱梁的質(zhì)量影響非常大。因此，對(duì)現(xiàn)澆箱梁貝雷支架施工設(shè)計(jì)展開(kāi)研究對(duì)解決現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)施工難題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

本文以坂中互通C匝道橋項(xiàng)目為例展開(kāi)論述，其起點(diǎn)樁號(hào)為CK0+709.571，終點(diǎn)樁號(hào)為CK0+770.571，橋長(zhǎng)61 m。橋梁結(jié)構(gòu)形式為27 m+20 m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁。采用現(xiàn)澆箱梁。標(biāo)準(zhǔn)橋面寬度為9.5 m，其橫向布置為0.5 m（防撞欄桿）+9.5 m（行車道）+0.5 m（防撞欄桿）。

該項(xiàng)目的第一跨上部采用的是單箱兩室的預(yù)制混凝土現(xiàn)澆箱梁，跨徑為27 m，梁高度為1.6 m，等寬段的箱梁頂部寬度為12 m，底板的寬度為9 m，且頂板及底板的厚度均為25 cm;跨中位置腹板的厚度為45 cm，對(duì)中橫梁兩邊0.3 m范圍內(nèi)的腹板及端橫梁2.5 m范圍內(nèi)的腹板進(jìn)行了加厚處理，均增加厚度到95 cm。另外，中橫梁與端橫梁的厚度分別為0.3 m、1.2 m，橫梁部位的橫橋距離支座中心7.3 m，橋面橫坡為單向坡6.00%。

2 支架設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 鋼管樁基礎(chǔ)

該項(xiàng)目的第一跨為跨徑27 m、寬度12 m的等截面標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)澆梁，為保證橋梁的穩(wěn)定性及安全性，在跨中位置設(shè)置有一個(gè)中支墩，且以間距2.0 m為準(zhǔn)進(jìn)行中支墩鋼樁布置。按同樣的方法進(jìn)行邊支墩鋼管樁布置，且邊支墩的鋼管樁中心距離對(duì)應(yīng)中支墩鋼樁中心10 m。每個(gè)中支墩：鋼管樁φ60*0.8 cm、5根，鋼管樁間距按2.25 m布置。用2I36b、L>1 150 cm的工字鋼制作了橫梁，并安裝到鋼管樁上，對(duì)橫梁安裝貝雷支架，高度為Hm，貝雷支架的具體情況見(jiàn)圖1所示。

2.2 支架縱梁

支架縱梁是選擇使用國(guó)產(chǎn)貝雷片支架拼裝制作而成的，兩排為一組。支架結(jié)構(gòu)均采用簡(jiǎn)支布置。

0#臺(tái)～1#墩：跨中設(shè)一個(gè)中支墩。0#臺(tái)～首個(gè)中支墩～1#墩貝雷縱梁的間距都是10 m，且是由15排單層貝雷縱梁組合而成的;貝雷縱梁組與組間距為1.8 m，除了第7片、第8片、第9片外，每組排距均為0.45 m外，其余均按1.0 m等間距布置。

3 貝雷架荷載計(jì)算

3.1 貝雷支架縱梁在均布荷載下的計(jì)算

本計(jì)算按最不利因素考慮，取第一跨進(jìn)行驗(yàn)算。

3.1.1 荷載組合

（1）底板計(jì)算有效寬度按9 m計(jì)，在AutoCAD中進(jìn)行計(jì)算得出，混凝土自重為：

q1=（374.4×1+263.02×0.75）/1.75=326.7 kN/m

q2=（215.44×1.75+182.13×10.5）/12.25=186.93 kN/m

q3=（182.13×0.55+240.5×0.3+374.4×0.15）/1=

228.51 kN/m

如下圖2：

（2）模板自重：

1）底模和側(cè)模取7.5 kN/m3，弧形架采用外徑48 mm、壁厚3.0 mm普通鋼管和8號(hào)槽鋼，8號(hào)槽鋼8.04 kg/m，鋼管每米自重3.33 kg/m。

7.5×10.8×0.012+[（6.15×8.04+5.26×3.33）×10×2]

/1 000=2.31 kN/m

2）內(nèi)模取7.5 kN/m3，7.5×（1×16.13×0.012+20×0.1

×0.1+2×16.13×0.1×0.1）=5.37 kN/m，模板總線荷載2.31

+5.37=7.68 kN/m

（3）10×10 cm方木自重：

7.5×0.1×0.1×1×16=1.2 kN/m

（4）[18槽鋼自重：[18槽鋼重量10.1 kg/m，按1 m范圍以2根進(jìn)行計(jì)算：

（11.5×10.1×10）×2=2.32 kN/m

（5）貝雷縱梁：貝雷自重取1 kN/m，1×11=11 kN/m，各構(gòu)件均布荷載為：

7.68+1.2+2.32+11=22.2 kN/m

則組合荷載為：

q1=（326.7+22.2）×1.2+（36+22.2）×1.4=418.68+81.48

=500.16 kN/m

q2=（186.93+22.2）×1.2+（36+22.2）×1.4=250.96+81.48

=332.44 kN/m

q3=（228.51+22.2）×1.2+（36+22.2）×1.4=300.85+81.48

=382.33 kN/m

3.1.2 驗(yàn)算強(qiáng)度

貝雷片力學(xué)性能為：

I=250 500 cm4

W=3 578.5 cm3

[M]=78.82 t·m

[Q]=24.52 t

受力情況見(jiàn)下圖3：

（1）AB：

1）縱梁最大彎距：

Mmax=q2l2/8=332.44×12.252/8=623.6 t·m

單片貝雷片承受彎矩：

M=623.6/11=56.69 t·m<[M]=78.82 t·m

滿足要求。

2）縱梁最大剪力：

A支點(diǎn)：Qmax=500.16×1.75/2+12.25×332.44/2=247.38 t

B支點(diǎn)：Qmax=382.33×1.0/2+12.25×332.44/2=222.74 t

單片貝雷片容許剪力：

A支點(diǎn)：Q=247.38/11=22.49 t<[Q]=24.52 t

B支點(diǎn)：Q=222.74/11=20.25 t<[Q]=24.52 t

滿足要求。

3.1.3 撓度驗(yàn)算

AB跨12.25 m貝雷縱梁最大撓度：

fmax=5q2l4/（384EI）=5×332.44×12.254/（384×2.1×

106×250 500×11）=1.68 cm

[f]=L/400=1 225/400=3.06 cm

fmax<[f]

滿足規(guī)范要求。

3.2 單片貝雷片最不利荷載計(jì)算

從圖4貝雷梁橫斷面圖中可以看出，C跨、D跨之間從兩側(cè)往中間數(shù)，第二片貝雷支架所承受的混凝土面積、荷載均最大，位于最不利荷載位置。

其中兩片貝雷各承重：

q=[（37.86×1+34.00×2.5+30.14×11.05+33.79×0.3+37.86×0.15）/15]×2.6=（5.411+3.4785+3.865）×2.6=31.45 kN/m

模板自重：7.5×4.39×0.012=0.40 kN/m

10×10 cm方木自重：7.5×0.1×0.1×10=0.75 kN/m

[18槽鋼自重：（1×10.1×10）×2=0.20 kN/m

貝雷自重：1×1=1 kN/m

各構(gòu)件均布荷載為：0.40+0.75+0.20+1=2.35 kN/m

最大剪力：

Qmax=ql/2=（31.45+2.35）×12.25/2=207.0<[Q]=245.2 kN/m

滿足要求。

最大彎矩：Mmax=ql2/8=（31.45+2.35）×12.252/8=634.01<[M]=788.2 kN/m

滿足要求。

最大撓度：fmax=5ql4/（384EI）=[5×（31.45+2.35）×12.254/（384×2.1×106×250 500）]=1.88 cm

[f]=L/400=1 225/400=3.06 cm

fmax<[f]

滿足規(guī)范要求。

3.3 貝雷支架穩(wěn)定性計(jì)算

因?yàn)樨惱字Ъ茉诳v向上未受到大的動(dòng)載荷影響，只是在混凝土振搗過(guò)程中存在較小的側(cè)向力，比較穩(wěn)定。所以不用計(jì)算貝雷支架的縱向穩(wěn)定性，只需要計(jì)算貝雷支架的橫向穩(wěn)定性。

貝雷支架的橫向水平推力主要來(lái)自于風(fēng)的荷載作用，因此需對(duì)水平方向推力進(jìn)行驗(yàn)算。

根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范JTGD60-2004》（P28頁(yè)4.3.7款、P28頁(yè)附表A），支架為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，按1/10頻率計(jì)算：

基本風(fēng)速V10=25.7 m/s

基本風(fēng)壓W10=0.4 kN/m2

r=0.012 017e-0.000 1z=0.012 017e-0.000 1×10=0.012

Vd=k2k5V10=1.28×1.38×25.7=45.396 m/s

Wd=（rVd2）/（2×g）=（0.012×45.396 2）÷（2×9.81）=1.260 kN/m2

支架+梁高按2.5 m實(shí)體計(jì)算，則：

Fwh=K0K1K3WdAwh=0.75×1.7×1.0×1.260×15×2.5=60.2 kN

滿足要求。

4 支架預(yù)壓

（1）支架安裝及底板模板安裝完成后，開(kāi)始加載預(yù)壓工作。加載預(yù)壓預(yù)采取人工裝滿沙袋，并使用16 t汽車吊輔助將沙袋吊至指定位置及高度堆碼，預(yù)壓重量以1.2倍設(shè)計(jì)重量為準(zhǔn)。

（2）預(yù)壓工作分為兩級(jí)實(shí)施。第一級(jí)荷載以總荷載為準(zhǔn)。加載第一級(jí)荷載之后，維持一天并實(shí)時(shí)觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)，第二天再做最后一級(jí)荷載加載工作。依據(jù)預(yù)壓沉降觀測(cè)的值來(lái)確定最后一級(jí)荷載的具體需要維持多長(zhǎng)時(shí)間，每隔12小時(shí)觀測(cè)一次預(yù)壓沉降情況，觀測(cè)24小時(shí)過(guò)程中，排架變形量在設(shè)計(jì)要求的變形量范圍內(nèi)，便可以卸載。

（3）預(yù)壓的過(guò)程中要注意做好全程支架沉降觀測(cè)工作，這樣可以實(shí)時(shí)了解和掌握地基承載力及支架承受梁體荷載的能力強(qiáng)弱，也有利于防止支架出現(xiàn)非彈性變形、方木間的間隙或地基瞬時(shí)沉降等情況。同時(shí)觀測(cè)到的支架預(yù)壓沉降值也可以為預(yù)拱值設(shè)置工作提供可靠的參考，從而促使貝雷支架設(shè)計(jì)及施工實(shí)現(xiàn)預(yù)期的質(zhì)量目標(biāo)。

5 總結(jié)

綜上所述，在現(xiàn)澆箱梁施工中，必須要結(jié)合實(shí)際需要認(rèn)真設(shè)計(jì)及比選支架方案，為后續(xù)支架高效優(yōu)質(zhì)施工奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，也要根據(jù)成熟的支架設(shè)計(jì)方案對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，并嚴(yán)格控制支架現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量，制定完善的支架檢驗(yàn)驗(yàn)收程序，并規(guī)范開(kāi)展檢驗(yàn)驗(yàn)收工作，確保支架質(zhì)量，進(jìn)而促使整個(gè)現(xiàn)澆箱梁施工實(shí)現(xiàn)預(yù)期質(zhì)量及效益目標(biāo)。

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