現(xiàn)澆箱梁跨河支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工

王云龍，朱曉燕

(浙江登峰交通集團(tuán)有限公司)

現(xiàn)澆箱梁跨河支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工

王云龍，朱曉燕

(浙江登峰交通集團(tuán)有限公司)

以NJ河大橋?qū)嶋H工程項(xiàng)目為依托，在分析NJ河大橋?qū)嶋H工程背景的基礎(chǔ)上，主要研究了現(xiàn)澆箱梁跨河支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工，從施工方案設(shè)計(jì)入手，重點(diǎn)分析了現(xiàn)澆支架及模板，混泥土施工以及鋼筋及預(yù)應(yīng)力三個(gè)方面具體內(nèi)容，深入而詳細(xì)的研究闡述了荷載，梁強(qiáng)度及預(yù)應(yīng)力計(jì)算以及支架模板的受力分析等內(nèi)容。

橋梁;現(xiàn)澆箱梁;支架;設(shè)計(jì);施工

1 工程背景

某高速公路一標(biāo)段TN路橋規(guī)劃HH路至LZ路北規(guī)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(lián)式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋，一、三聯(lián)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，二聯(lián)為預(yù)制裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，第一聯(lián)、第三聯(lián)設(shè)計(jì)為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，第二聯(lián)設(shè)計(jì)為預(yù)制安裝組合箱梁，第一聯(lián)梁高1.7 m，第二聯(lián)梁高1.8 m，第三聯(lián)梁高2.0 m。機(jī)動(dòng)車道采用單室雙箱截面，梁寬13.5 m，非機(jī)動(dòng)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(diǎn)中心處梁高3.8 m，梁高采用二次拋物線規(guī)變化;該橋基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁，共30顆，橋臺(tái)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(tái)樁頂皆設(shè)有承臺(tái)，橋臺(tái)為肋式臺(tái)，橋墩為立柱，立柱直徑1.3m。上部構(gòu)造為現(xiàn)澆連續(xù)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(shè)計(jì)

現(xiàn)澆箱梁共分為二聯(lián)，分左右幅共四聯(lián)澆筑，首先施工第三聯(lián)左幅、右幅，同時(shí)施工第一聯(lián)右幅、左幅。每聯(lián)為一個(gè)施工段、混凝土整體澆筑混凝土分兩次進(jìn)行，第一次澆筑混凝土底板、腹板，待混凝土有一定強(qiáng)度后拆除內(nèi)側(cè)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(yù)應(yīng)力筋必須每聯(lián)為一張拉段，設(shè)計(jì)為兩端張拉，兩端錨固，0#臺(tái)、15#臺(tái)的橋臺(tái)背墻必須等箱梁施工完成后才能施工。

2.1 現(xiàn)澆支架及模板

(1)箱梁現(xiàn)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。現(xiàn)澆支架在鋼筋綁扎前必須進(jìn)行預(yù)壓，按設(shè)計(jì)預(yù)壓荷載在澆筑混凝土完底板開始澆筑混凝土頂板混凝土?xí)r，開始逐漸卸載，在實(shí)際施工時(shí)難以實(shí)現(xiàn)。擬按先預(yù)壓，通過預(yù)壓時(shí)測(cè)量出的有關(guān)沉降數(shù)據(jù)，計(jì)算出預(yù)拱值，在支架模板安裝時(shí)預(yù)留標(biāo)高，以實(shí)現(xiàn)澆筑混凝土完成的箱梁底面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。

(2)支架設(shè)計(jì)，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(tái)處從臺(tái)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(shè)連續(xù)剪刀撐，兩側(cè)面及端面分別設(shè)置剪刀撐，每4.5 m高設(shè)置一道水平剪刀撐。

(3)模板施工順序，模板由底模、側(cè)模及內(nèi)模三個(gè)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(qiáng)度達(dá)到30%后，拆除內(nèi)側(cè)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(xù)箱梁現(xiàn)澆混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C50，擬自設(shè)混凝土攪拌站，集中拌和用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，由混凝土泵車泵入模內(nèi)，人工攤鋪振搗。

(1)澆筑混凝土順序，每一聯(lián)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(cè)，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(chǎn)生裂縫，在有立柱的地方也應(yīng)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(jìn)。第一聯(lián)，第一次澆筑混凝土底板、腹板，底板1層、肋板分3層，共計(jì)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(lián)第一次澆筑底板、腹板，底板1層、肋板分4層，共計(jì)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(shí)，底板混凝土用平板式振動(dòng)器加振一遍。振搗過程中，振搗棒不能接觸到波紋管、模板。側(cè)板及頂板混凝土振搗時(shí)，注意振搗棒要插入下層混凝土中5～10 cm。振搗棒的移動(dòng)間距宜為30 cm左右，每一次振動(dòng)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(dòng)過程中要緩慢，提升時(shí)不宜過快，以防振動(dòng)中心產(chǎn)生空隙或不均勻、漏振、過振通病的發(fā)生。

2.3 鋼筋及預(yù)應(yīng)力施工

施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置鋼筋、模板加工場(chǎng)，鋼筋及預(yù)應(yīng)力筋在現(xiàn)場(chǎng)加工綁扎。預(yù)應(yīng)力孔道使用波紋管預(yù)留管道，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用Φj15.24 mm鋼絞線。每個(gè)施工段箱梁混凝土澆筑混凝土完成，盡快進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼束的穿束，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到90%以上時(shí)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿，最后澆筑混凝土封錨混凝土。預(yù)應(yīng)力鋼材采用 Φj15.24 mm標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度1 860 MPa的高強(qiáng)度低弛鋼鉸線，其性能應(yīng)符合ASTMA416-98級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，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(chǎn)品。設(shè)計(jì)張拉控制應(yīng)力δk=0.75Rby=1 395 MPa每束張拉力根據(jù)鋼絞線數(shù)量計(jì)算。

(1)預(yù)應(yīng)力筋的張拉力計(jì)算：Ny=N×δk×Ag×1/1 000，式中：Ny代表預(yù)應(yīng)力筋的張拉力;N代表同時(shí)張拉的預(yù)應(yīng)力筋的根數(shù);δk代表預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力;Ag代表單根鋼絞線的截面積。

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

3 受力驗(yàn)算

3.1 荷載計(jì)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(shù)r=1.2，以全部重量作用于底板上計(jì)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(chǎn)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(qiáng)度及預(yù)應(yīng)力計(jì)算

(1)橫梁，橫梁為10 cm×10 cm方木，跨徑為0.9 m，中對(duì)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(yīng)力為14.5 MPa，彈性模量為11 ×103MPa。

橫梁彎拉應(yīng)力：σ=M/W=1.35×103/1.67×10-4=8.08 MPa＜14.5 MPa，橫梁彎拉應(yīng)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(yīng)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(dān)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(yīng)力14.5 MPa，彈性模量11×103MPa。

縱梁彎拉應(yīng)力：σ=M/W=3.045×103/3.75×10-4=8.12 MPa＜14.5 MPa，縱梁彎拉應(yīng)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(yīng)力滿足要求。

3.3 支架模板受力計(jì)算

(1)模板，箱梁底模采用高強(qiáng)度竹膠板，板厚15 mm，竹膠板方木背肋間距為30 mm，所以驗(yàn)算模板強(qiáng)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(yīng)力：σ=M/W=9.9 MPa＜11 MPa，竹膠板板彎拉應(yīng)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(jì)算：碗扣支架立桿設(shè)計(jì)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(wěn)定性驗(yàn)算，立桿長細(xì)為，由長細(xì)比可查得軸心受壓構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù)為，立桿截面積為，由鋼材容許應(yīng)力表查得彎向容許應(yīng)力為，所以，立桿軸向荷載，支架穩(wěn)定性滿足要求。

4 結(jié)論

重點(diǎn)介紹了NJ河大橋的現(xiàn)澆箱梁跨河支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工，概述了整個(gè)支架基礎(chǔ)的施工技術(shù)，并對(duì)受力驗(yàn)算進(jìn)行了詳細(xì)的分析，對(duì)現(xiàn)澆箱梁跨河支架基礎(chǔ)的初始設(shè)計(jì)以及施工組織等做了歸納及總結(jié)，為以后現(xiàn)澆箱梁跨河施工提供參考。

［1］張愛中，龔林，彭亮紅.現(xiàn)澆箱梁跨河支架基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與施工［J］. 公路與汽運(yùn)，2010，(5).

［2］公路橋梁地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D63-2007)［S］.2007.

［3］楊進(jìn)城.預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁鋼管支架施工技術(shù)總結(jié)［J］.山西建筑，2008，(24).

［4］張長青.現(xiàn)澆箱梁大跨徑鋼管支架驗(yàn)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。