鋼管柱和工字鋼梁組合支架現(xiàn)澆箱梁施工技術(shù)

方潤(rùn)才

廣州市第一市政工程有限公司 廣東 廣州 510000

1 工程概況

廣州某快速路立交工程包含主線橋1座、匝道橋10座；主要建設(shè)內(nèi)容包括：道路工程、橋涵工程、給排水工程、電力管溝工程、照明工程、交通工程等。主線橋分兩幅設(shè)計(jì)，左右幅標(biāo)準(zhǔn)寬度均為16.5、20.5m。

主線左幅橋跨布置為：(22+30+22)m+(2×25)m+(3×25)m+(3×25)m+(25+30+2×35+25)m，全長(zhǎng)424m，共五聯(lián)；

主線右幅橋跨布置為：(22+30+22)m+(2×32.5)m+(25+2×35+25)m+(25+3×35+25)m，全長(zhǎng)414m，共四聯(lián)；

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，支模高度最高約9.5m。根據(jù)橋?qū)挷煌捎脝蜗涠嗍医Y(jié)構(gòu)。25m跨梁高1.6m，27～30m跨梁高1.8m，32.5m跨梁高2m，35m跨梁高2.2m，懸臂段長(zhǎng)2.75m，頂板厚25cm，底板厚22cm，腹板由45cm變化到65cm。

圖1 主線橋單箱雙室截面

2 支架結(jié)構(gòu)形式比選

1) 碗扣件支架 主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡(jiǎn)單，材料租賃方便，施工中搭設(shè)簡(jiǎn)易，對(duì)作業(yè)人員專業(yè)技術(shù)要求不高。主要缺點(diǎn)是對(duì)地基處理要求及費(fèi)用高，支架整體穩(wěn)定性較差，桿件受力較小，支架的跨度和高度受到限制[1]。

2) 鋼管柱-工字鋼梁支架 主要優(yōu)點(diǎn)是地基處理費(fèi)用低，支架受力較大，布置形式跨度和支架高度不受限制，能保證道路通車。主要缺點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜，施工中搭設(shè)復(fù)雜，對(duì)作業(yè)人員技術(shù)水平要求高。

由于該連續(xù)梁跨越地方道路及河涌，需要保證道路正常通車，梁部截面大，對(duì)支架的受力和跨度要求高，梁部施工支架方案采用鋼鋼管柱-工字鋼梁支架。

3 支架設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆支架橫橋設(shè)置Φ630×8mm鋼管樁。縱橋向約為3.4-5.2m一跨。鋼管頂設(shè)置2I45A工字鋼，縱向承重梁采用I45a工字鋼，橫向分配梁采用I12.6工字鋼，間距1m，在橫向承重梁前后1m范圍內(nèi)，間距為0.5m。分配梁上方設(shè)置10×10cm方木，間距為30cm。底板與側(cè)板采用18mm竹膠板。支架布置圖詳見如下。

4 支架計(jì)算書

根據(jù)支架布置圖，取主線橋R13左右各兩排鋼管柱進(jìn)行邁達(dá)斯建模計(jì)算分析（該段橋跨為最不利橋跨段之一）。因箱梁翼緣結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，自重較小，對(duì)支架影響不大，故不考慮翼緣部分的荷載，建模時(shí)每邊各取1.5m但不施加荷載。以支架和承重梁為分析對(duì)象，上邊界為箱梁底模板，外部荷載主要來(lái)自箱梁及其模板、施工作業(yè)等，下邊界為鋼管柱底部，作一般支撐。

4.1 荷載計(jì)算

1）q1：箱梁自重荷載，新澆混凝土密度取26KN/m3；

2）q2：底模板、內(nèi)模板自重，參考JGJ13O-2018《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》，其荷載值為0.94kPa，取1kPa；

3）q3：施工荷載，參考JTJ041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄D“普通模板計(jì)算施工人員、機(jī)具運(yùn)輸堆放荷載”，其值為2.5kPa，以均布荷載方式施加于底模板上。

4）q4：振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載，參考JTG_TF50-2011 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，作用于底模板時(shí)，其值為2.0kPa（作用范圍在有效壓頭高度內(nèi)）。

圖2 建模荷載施加的示意圖

由于邁達(dá)斯建模時(shí)需確定單元長(zhǎng)度，為方便計(jì)算，腹板厚度原本為0.65m，偏安全計(jì)算取1m；梁端實(shí)心混凝土厚度原本為1.8m，偏安全設(shè)計(jì)取2m。

上圖是本次建模荷載施加的示意圖，陰影部分為腹板和箱梁端部部分，高度2.2m，為實(shí)心砼。中間空白部分為箱涵的頂、底板部分，高度和取0.7m。（示意圖上下兩邊各1.5m范圍內(nèi)為翼緣部分，該部分不施加荷載）

荷載計(jì)算公式：Q=1.2恒荷載+1.4活荷載

圖3 鋼管柱反力圖 最大反力879.9kN

圖4 分配梁組合彎矩圖，最大值，滿足要求

圖5 分配梁剪應(yīng)力圖，最大值，滿足要求

圖6 分配梁變形圖，最大值

圖7 縱向承重梁組合彎矩圖，最大值，滿足要求

圖8 縱向承重梁剪應(yīng)力圖，最大值，滿足要求

圖9 縱向承重梁變形圖，最大值，滿足要求

圖10 橫向承重梁組合應(yīng)力圖，最大值，滿足要求

4.2 鋼管柱柱身強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，鋼管柱柱身強(qiáng)度驗(yàn)算參照以下公式：

鋼管柱直徑630mm，壁厚8mm，考慮銹蝕情況，壁厚按7mm計(jì)算。

鋼管按一端固定一端不能轉(zhuǎn)只能平動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)算，取μ=1.0

由邁達(dá)斯分析結(jié)果，鋼管柱最大反力為879.9KN，取880KN，則：

5 結(jié)語(yǔ)

1）鋼管柱-工字鋼梁組合支架簡(jiǎn)單輕巧、施工簡(jiǎn)便、體系安全可靠，有效克服了道路交通和雨季行洪的影響，加快了支架搭設(shè)和拆除時(shí)間，為梁部施工節(jié)省大量時(shí)間和人力。

2）本工程結(jié)構(gòu)類型有22m + 30m + 22m，2×25m，2×32.5m，3×25m，25m+30m+2×35m+25m，25m+2×35m+25m。以上現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)全部采用鋼管柱-工字鋼梁結(jié)構(gòu)形式。在質(zhì)量、施工進(jìn)度、經(jīng)濟(jì)效益等方面都取得了較好的效果。