某跨線橋現(xiàn)澆箱梁支架設計與施工

趙 文 娟

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

某跨線橋現(xiàn)澆箱梁支架設計與施工

趙 文 娟

(山西省晉中路橋建設集團有限公司，山西 晉中 030600)

結合某跨線橋項目工程的施工，總結出了現(xiàn)澆箱梁支架結構的工藝，著重闡述了支架設計、驗算和支架施工的具體步驟，對類似工程施工具有一定的參考意義。

現(xiàn)澆箱梁，支架，應力，撓度

1 工程概況

某跨線橋橋長161 m，共5跨，0號～1號跨徑28 m，1號～2號跨徑35 m， 2號～3號跨徑35 m， 3號～4號跨徑35 m， 4號～5號跨徑28 m，采用混凝土預應力連續(xù)梁，橋梁寬度16 m。

箱梁采用現(xiàn)澆形式，為預應力連續(xù)箱梁結構，箱梁高2 m分三室，箱梁斷面底板厚22 cm，頂板厚25 cm，跨中腹板厚45 cm，翼板厚度為18 cm。箱梁頂、底板自橋中心線向兩側形成1.5%的橫坡。

2 支架設計

橋過渡段與標準段采取1.5 m(橫向)×1.5 m(縱向)。

主龍骨采用雙肢12.6號槽鋼，槽鋼使用芯帶和芯帶銷連接，沿橫橋向全長布置。

次龍骨采用100 mm×100 mm方木，一般段中心間距200 mm。

3 支架驗算

計算取值：膠木板計算跨度100 mm，主龍骨計算跨度1.5 m，次龍骨計算跨度1.5 m。

3.1 膠木板驗算(15 mm厚)

底模采用滿鋪15 mm多層板，取1 m板寬驗算。

截面抵抗矩：W=1/6×bh2=1/6×1 000×152=37 500 mm3。

截面慣性矩：I=1/12×bh3=1/12×1 000×153=281 250 mm4。

腹板下方作用于15 mm多層板的最大荷載：

1)鋼筋及混凝土自重取25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。2)施工人員及設備荷載取2.5 kN/m2。3)振搗荷載取2 kN/m2。

荷載組合：

恒荷載分項系數(shù)取1.3，活荷載分項系數(shù)取1.4。取1 m寬的板為計算單元。

則荷載組合：q=[1.3×a+1.4×(b+c)]×1=[1.3×51+1.4×(2.5+2)]×1=72.6 kN/m。

面板按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑取l=100 mm。

Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×72.6×1002=72 600 N·mm。

強度驗算：

最大彎應力:σmax=Mmax/W=72 600/37 500=1.936 N/mm2

撓度驗算：

最大撓度ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×72.6×1004/(100×6 000×281 250)=0.029 mm<[ω]=100/400=0.25 mm，滿足要求。

空腹段作用于15 mm多層板的最大荷載：

1)鋼筋及混凝土自重取25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

2)施工人員及設備荷載取2.5 kN/m2。

3)振搗荷載取2 kN/m2。

荷載組合：

恒荷載分項系數(shù)取1.3，活荷載分項系數(shù)取1.4。取1 m寬的板為計算單元。

則荷載組合:q=[1.3×a+1.4×(b+c)]×1=[1.3×11.48+1.4×(2.5+2)]×1=21.23 kN/m。

面板按三跨連續(xù)梁計算，支撐跨徑取l=200 mm。

Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×11.48×2002=45 920 N·mm。

強度驗算：

最大彎應力σmax=Mmax/W=45 920/37 500=1.23 N/mm2

撓度驗算：

最大撓度ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×11.48×2004/(100×6 000×281 250)=0.07 mm<[ω]=100/400=0.25 mm，滿足要求。

3.2 次龍骨計算

按連續(xù)梁計算，次龍骨跨徑取值l=1 500 mm。各荷載取值如下：

腹板段及墩柱實心混凝土荷載：25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。

空腹段混凝土荷載：25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

模板荷載：0.3 kN/m2。

施工人員及設備荷載：3.0 kN/m2。

振搗荷載：2.0 kN/m2。

次龍骨自重：0.1 kN/m。

主龍骨自重：0.24 kN/m。

荷載組合：

恒荷載分項系數(shù)取1.3，活荷載分項系數(shù)取1.4。

空腹段次龍骨驗算：

計算荷載組合：

(11.48+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=22.31 kN/m2。

作用在次龍骨上的荷載：

q=22.31×0.2+0.1=4.57 N/mm。

最大彎矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×4.57×1 5002=1 028 250 N·mm。

最大撓度：ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×4.57×1 5004/(100×9 000×8 340 000)=2.09 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大彎應力:σmax=Mmax/W=1 028 250/167 000=6.16<14.5 N/mm2。

均布荷載下最大剪力：f=ql/2=4.57×1 500/2=3 427.5 N。

剪應力：τ=f/s=3 427.5/10 000=0.34 N/mm2<1.4 N/mm2。

實心段次龍骨驗算：

計算荷載組合：(51+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=73.69 kN/m2。

作用在次龍骨上的荷載：q=73.69×0.1+0.1=7.47 N/mm。

最大彎矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×7.47×1 5002=1 680 750 N·mm。

最大撓度:ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×7.47×1 5004/(100×9 000×8 340 000)=3.41 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大彎應力:σmax=Mmax/W=1 680 750/167 000=10.06<14.5 N/mm2。

均布荷載下最大剪力:f=ql/2=7.47×1 500/2=5 602.5 N。

剪應力:τ=f/s=5 602.5/10 000=0.56 N/mm2<1.4 N/mm2。

由以上計算可知，在次龍骨的彎應力和撓度均符合計算要求。

3.3 橫橋向雙肢12.6號槽鋼主龍骨驗算

按連續(xù)梁計算，主龍骨跨徑取值l=1 500 mm。

腹板段及墩柱實心混凝土荷載：

25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。

空腹段混凝土荷載：

25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

模板荷載：0.3 kN/m2。

施工人員及設備荷載：3.0 kN/m2。

振搗荷載：2.0 kN/m2。

次龍骨自重：0.1 kN/m。

主龍骨自重：0.24 kN/m。

選取最不利段墩柱加強段進行驗算：

主龍骨跨度1 500 mm，按三跨連續(xù)梁計算。

恒荷載分項系數(shù)取1.3，活荷載分項系數(shù)取1.4。

計算荷載組合：(51+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=73.69 kN/m2。

作用在模板上的荷載：q=73.69×0.9+0.24=66.56 N/mm。

最大彎矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×66.56×1 5002=14 922 000 N·mm。

最大撓度:ωmax=0.677ql4/(100EI×2)=0.677×66.56×1 5004/(100×206 000×3 920 000×2)=1.41 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大彎應力σmax=Mmax/W=14 922 000/(62 000×2)=120.34<310 N/mm2。

由以上計算可知，主龍骨的彎應力和撓度均符合計算要求。

4 支架施工

4.1 基礎處理

1)施工地面的處理要根據(jù)地基承載力進行，符合要求的地面不做處理。不符合要求的地面要進行平整，平整后鋪20 cm厚砂礫，然后用壓路機壓實，再澆筑20 cm厚C15素混凝土墊層，混凝土強度和地基承載力都達到要求，方可進行箱梁支架搭設的施工。

2)支架搭設期間正值雨季，做好雨季防排水，對支架周邊做攔水帶處理，并將雨水引至原道路兩側雨水井中，防止雨水進入支架搭設范圍，以免影響支架穩(wěn)定性。

4.2 架體的搭拆

4.2.1 架體的搭設

作業(yè)前，首先對作業(yè)工人進行技術和安全交底。施工機具準備齊全，基礎硬化混凝土強度超過50%，具備作業(yè)條件。搭設過程中如構配件、桿件有質量問題，堅決不予使用。

1)對支架立桿放樣：先放出橋中心線，并用鋼尺放出分段線，用墨斗彈線；然后，按每個區(qū)塊墨線安放底座、安裝標準調節(jié)基座，同時安裝第一層水平桿，將基座定位；然后用水準儀測點拉線，將整個區(qū)塊調平。

2)安裝主平桿：將規(guī)定的主平桿插入到標準基座中，通過標準基座的檢查孔觀察立桿是否與基座接實，然后按圖紙要求安裝第二層水平桿，一般水平桿步距為1.5 m。

3)安裝斜桿：將斜拉桿的銷子插入立桿圓盤的大孔里。

4)安裝龍骨：主龍骨采用中租(天津)股份有限公司設計的可調鋼結構龍骨，將其橫橋向全長布置裝在可調托座上；次龍骨采用鋼管，根據(jù)圖紙要求按一定的規(guī)格和間隙順橋向鋪于主龍骨上；翼緣板采用定制鋼結構組件拼裝。

4.2.2 架體的拆除

支架的拆除應從一端向另一端、自上而下逐層進行:

1)按先上后下、先外后里的順序拆除同一層的構配件和加固件，再拆除連墻件；2)必須在支撐架拆卸到相關位置時方可拆除水平桿和斜桿等；3)進行拆卸作業(yè)的作業(yè)人員須站在臨時搭設的腳手板上進行，并按規(guī)定使用安全防護用品；4)拆下桿件及其他配件傳送至地面后，分類堆存，打包待運。

4.3 支架預壓

4.3.1 預壓目的

1)檢驗支架的整體安全性；2)消除整個支架的塑性變形和地基的沉降變形；3)測量出支架的彈性變形，為施工確定合理的預拱度值。

4.3.2 預壓方案

采用砂袋等預壓物對支架進行預壓，預壓位置取靠近橋墩處最不利位置，預壓5 m斷面，加載重量為該斷面設計自重的1.2倍。在支架頂部鋪上一層方木，然后吊裝預壓物對支架進行預壓，采用砂袋按50%，75%，100%，120%設計重量四級荷載進行預壓。在前兩個階段，每個階段停止12 h，每2 h進行一次沉降觀測；后兩個階段，每個階段停止24 h，每小時進行一次沉降觀測；在預壓結束后，按照120%，100%，75%，50%，0設計重量分級卸載，并記錄支架的沉降值。根據(jù)支架沉降值的觀測結果，得出支架的非彈性變形與彈性變形值，為結構物的施工提供準確的預拱度值。

觀測點的布置：在箱梁底模上布置觀測點，測點布置在底模兩側，距梁中線3 m，順橋向每一側共設7個點，位置分別為1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8處，共設置14個觀測點。

4.3.3 預壓安全注意事項

1)加載過程中順序要保持均衡性；2)加載過程中仔細觀測支架的沉降與變形，得出準確的沉降值；3)加載與卸載過程中，安排專人指揮吊車，起吊的動作要以緩慢速度進行，并用長繩系住預壓物端部，用人拉住繩子，固定預壓物方向，使預壓物不致轉動；4)加載與卸載過程中，保證預壓物與方木之間安放牢固。

[1] GB 50017—2003，鋼結構設計規(guī)范[S].

[2] GB 50010—2012，混凝土結構設計規(guī)范[S].

[3] GB 50005—2003，木結構設計規(guī)范[S].

[4] JGJ/T 194—2009，鋼管滿堂支架預壓技術規(guī)程[S].

[5] GB 50009—2012，建筑結構荷載規(guī)范[S].

[6] JGJ 80—91，建筑施工高處作業(yè)安全技術規(guī)范[S].

[7] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術規(guī)范[S].

[8] JTG F50—2011，公路橋涵施工技術規(guī)范[S].

[9] JGJ 231—2010，建筑施工承插型盤扣式鋼管支架安全技術規(guī)程[S].

[10] JGJ 59—2011，建筑施工安全檢查標準[S].

The design and construction of a span line bridge cast-in-situ box girder support

Zhao Wenjuan

(ShanxiJinzhongRoad&BridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Combining with a span line bridge project engineering construction, this paper summed up the process of cast-in-situ box girder support structure, emphatically elaborated the specific steps of support design, checking and support construction, had certain reference significance for similar engineering.

cast-in-place box beam, support, stress, deflection

2015-04-06

趙文娟(1980- )，女，工程師

1009-6825(2015)17-0165-03

U448.17

A