利用廢舊軌枕模型板搭設現澆箱梁滿堂支架基礎

陳 濤

(中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川 成都 610091)

利用廢舊軌枕模型板搭設現澆箱梁滿堂支架基礎

陳 濤

(中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川 成都 610091)

通過鋼管樁、橫梁體系以及軌枕模型板體系，搭設現澆梁滿堂架基礎，經計算分析，指出該支架體系有很好的安全性，預壓位移變形值較小，具有很好的工程借鑒價值。

軌枕模型板，現澆梁，滿堂支架，安全性

1 工程概況

荊江分蓄洪區特大橋第55聯左幅(30 m+40 m+2×25 m)為現澆連續箱梁，即210號墩～214號墩，其中第212跨(40 m跨)跨越曾黃線公路及路邊一條12 m寬的水渠,如圖1，圖2所示。左幅箱梁頂寬12.75 m，梁底寬7.75 m，結構形式為雙箱類型，梁體總高度為2.3 m，箱梁內部高度為1.83 m，箱梁的底板厚度達0.22 m，梁體的腹板寬度為0.6 m，箱室的頂板厚度達0.25 m，梁體采用高標號的C50混凝土，混凝土的總方量約1 160 m3。

在水溝中做2個橋臺、1排螺旋管的2×6 m兩跨連續梁，螺旋管1排4根(翼緣板下各1根，底板下2根)，管樁之間加焊剪刀斜拉撐，保證其穩定性。管樁頂橫向鋪設雙拼工字鋼(Ⅰ32b)作為橫梁，縱向采用軌枕模具型鋼組合板(軌枕模型板，如圖3所示)和Ⅰ32型鋼作為分配梁，然后再在軌枕模型板和型鋼上搭設滿堂支架。

2 滿堂支架搭設

第55聯左幅的施工方式為四跨連續箱梁整體現澆，并且采用碗扣式滿堂支架作為主支撐結構，滿堂鋼管支架的布局根據計算書確定，支架底部鋪墊10 cm×5 cm厚的木板，頂部采用頂托、底部采用底托，以調節整體支架系統結構的標高。碗扣鋼管支撐的外徑為4.8 cm，而壁厚達0.35 cm，鋼管的內徑為4.1 cm?？紤]到墩柱的位置受力較大，從而在墩柱的沿里程方向排設縱向間距為0.6 m，共12排的鋼管支架，而在橋跨的一般位置處，設置90 cm的縱向間距；對于橫橋向的鋼管步距，在底板投影面積范圍內設置60 cm的鋼管步距，翼緣板底為90 cm，縱橫水平桿步距60 cm。剪刀撐設置為橫向間距4.8 m和縱向間距5.4 m，以增加支架整體穩定性。

為了整體支架的穩定性，應布設一定數量的橫向、縱向掃地桿，在距地面20 cm的水平層內設置直角扣件式的掃地桿，掃地桿與主支撐立桿通過直角扣件緊固，縱、橫向掃地桿也通過扣件緊固。

頂托標高調整完畢后，在其上安放Ⅰ12a主承重橫梁，承重橫梁的長度應與橋面的寬度相對應，考慮到施工操作平臺，一般情況下，橫梁需比橋面每邊的寬度超出50 cm左右，從而方便施工操作以及施工人員的通行。在橫梁上間距每隔30 cm(梁端及腹板下25 cm)安放8 cm×10 cm的主縱梁方木，設置縱梁及橫梁時，需將順橋向的縱梁方木與橫橋向的主承重橫梁的接頭相互拉開一定的間距，同時，應注意避免鄰近的方木橫梁的接頭設置在同一個截面上。

3 碗口式腳手架的受力計算

3.1 荷載計算

基于最不利荷載效應的考慮，取箱梁端部的最大截面積為相應的內力控制斷面，考慮到支架系統需具備一定的安全富余，此處設置相應的安全富余系數r=1.2，在計算底模板的承重荷載時，需考慮整體的混凝土荷載：

因此混凝土的R1=h·r·ρ=1.2×2.3×26 kN/m2=71.8 kN/m2；施工過程中的活荷載：R2=2.5 kN/m2；由于振搗混凝土過程中產生的活荷載：R3=2.0 kN/m2；梁體的內模板：取R4=1.5 kN/m2；竹膠板的荷載考慮：R5=0.1 kN/m2；承重方木：R6=7.5 kN/m2。

主、縱梁受力簡圖見圖4。

3.2 縱梁的受力承重計算復核

主縱梁方面的截面尺寸為：8 cm×10 cm，考慮計算跨度為60 cm，而橫梁之間的間距(考慮中對中)為25 cm。

因此，縱梁方木的截面系數如下：

抵抗矩為：W方木=b·h2÷6=0.08×0.12÷6=1.34×10-4m3。

慣性矩為：I方木=b·h3÷12=0.08×0.13÷12=6.66×10-6m4。

而作用在橫梁上的等效均布荷載為：

Q方木=(R1+F2+F3+F4+F5)×0.25=77.9×0.25=19.48 kN/m。

相應縱梁跨中的最大正彎矩為：M=Q·L2÷8=19.48×0.62/8=0.88 kN·m。

根據規范，落葉松的容許抗彎強度應力[Q1]=14.5 MPa，并且落葉松的楊氏模量E=11×103MPa。

因此：

1)方木縱梁的抗彎應力為：σ方木=M÷W方木=(0.88×103)÷(1.34×10-4)=6.6 MPa<[Q1]=14.5 MPa，從而，方木縱梁的抗彎應力滿足受力要求。

2)方木縱梁的撓度計算：f方木=(5Q方木·L4)÷(384EI方木)=(5×19.48×103×0.64)÷(384×11×109×6.66×10-6)=1.24 mm<(L÷400)=1.5 mm，從而，縱梁的撓度也符合要求。

綜上所示，縱梁的應力強度及撓度符合要求。

3.3 主橫梁的強度計算

取梁端95 cm實心段做簡算，偏安全考慮，把實心段平均作用在兩根Ⅰ12.6工字鋼橫梁上。因縱梁(方木)間距為25 cm放在橫梁(工字鋼)上，且縱梁下為60 cm一道的支架，箱梁底板寬775 cm，所以簡化橫梁為13等跨均布荷載連續梁。

工字鋼Ⅰ12a主承重橫梁的截面系數如下：

截面抵抗矩為：W工字鋼=77×10-6m3，截面慣性矩為：I工字鋼=488×10-8m4。

從而，混凝土作用在橫梁上的均布荷載應為：

R0=0.95×7.75×2.3×26÷2÷7.75=28.405 kN/m。

工字鋼自重荷載R7=(32×0.95÷2)×0.08×0.1×7.5÷7.8=0.12 kN/m。

其中，0.95 m為實心段長度；7.75 m為底板寬度；2.3 m為梁高；2為橫梁數量。

作用在縱梁上的均布荷載為：

Q工字鋼=R0+(R2+R3+R4+R5)×0.95÷2+R7=28.405+6.1×0.95÷2+0.12=32.53 kN/m。

通過“結構求解器計算軟件”，求解如下的超靜定結構，可以求得跨中最大彎矩：M=1.24 kN·m。

工字鋼的容許抗彎容許應力為：[Q2]=215 MPa，并且，楊氏模量E=210×109MPa。

1)工字鋼橫梁的彎拉應力：σ工字鋼=M/W工字鋼=1.24×103/77×10-6=16.0 MPa<[Q2]=215 MPa。

因此，工字鋼橫梁的抗彎正應力符合要求。

2)通過“結構求解器軟件”，可以求出橫梁撓度為：f工字鋼=0.03 mm<600/400=1.5 mm。

橫梁彎拉應力滿足要求。

3.4 軌枕模型板承載力計算

取腹板下的軌枕模型板做計算，7個軌枕模型板長13.4 m，簡化成12 m等跨連續梁，承受底板下12 m的混凝土的重量。

截面抵抗矩：W軌枕=1 987.6 cm3，截面慣性矩：I軌枕=31 801.7 cm4；截面面積：A軌枕=270.2 cm2。

混凝土施加在軌枕模型板上承擔的均布荷載為：

q1=7.02×12 m3×26 kN/m3÷7÷12 m=23.18 kN/m。

方木荷載：q2=28×12×0.08×0.1 m3×7.5 kN/m3÷12 m÷7=0.24 kN/m。

支架桿件荷載：q3=(210×10×0.06+4 712×0.04)÷7÷12=3.74 kN/m。

作用在縱梁上的均布荷載為：

q=q1+(R2+R3+R4+R5)×7.75÷7+q2+q3=23.18+6.1×7.75÷7+0.24+3.74=33.9 kN/m。

軌枕模型板最大彎矩：M=101.8 kN·m。

因此：

1)軌枕模型板的抗彎正應力為：σ軌枕=M/W=101.8×103/1 987.6×10-6=51.2 MPa<[Q3]=210 MPa。

橫梁彎拉應力滿足要求。

2)工字鋼橫梁的撓度為：f軌枕=1.7 mm<6 000/400=15 mm。

綜上所示，橫梁的強度及撓度經計算復核，均滿足規范要求。

4 結語

用混凝土塊加載，加載順序按混凝土澆筑的順序進行，加載時分三次進行，每次的重量為總重的80%，100%，120%，每次加載完成后，前兩級穩定2 h并觀測后進行加載，最后加載完觀測下沉量趨于穩定(觀測24 h觀測值不大于2 mm)。現場實測的變形為1.4 mm，遠小于規范值。

本次設計除了能夠很好地滿足施工安全性要求外，充分利用廢舊的軌枕模型板搭設支架門洞，達到了一定的經濟性。

[1] 陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2] 范立礎.橋梁工程(上冊)[M].北京：人民交通出版社，2001.

Discussion on cast-in-situ scaffold support foundation erection with waste sleeper mould plate

Chen Tao

(ChinaRailway23rdBureauGroup4thEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610091,China)

The paper erects cast-in-situ scaffold support foundation through steel-pipe pile, horizontal beam system and sleeper mould plate system. Through calculation and analysis, it points out that: the support system has good security. In addition, its preloading displacement value is smaller. Therefore, it has great engineering guiding value.

sleeper mould plate, cast-in-situ beam, scaffold support, safety

2015-03-03

陳 濤(1981- )，男,工程師

1009-6825(2015)14-0175-02

U445

A