公路現(xiàn)澆箱梁滿堂紅支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王俊武

(中國(guó)水利水電第四工程局有限公司,西寧 810007 )

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公路現(xiàn)澆箱梁滿堂紅支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王俊武

(中國(guó)水利水電第四工程局有限公司,西寧 810007 )

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形條件、支架高度與安全性、支架成本等因素，對(duì)國(guó)道318線林芝至拉薩段公路改造工程之林芝至工布江達(dá)段車行橋現(xiàn)澆箱梁支架施工進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用公路現(xiàn)澆箱梁滿堂紅鋼管支架的設(shè)計(jì)方法，保證了工程的質(zhì)量和安全，提高了施工進(jìn)度。

公路;現(xiàn)澆箱梁;滿堂紅支架;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 工程概況

國(guó)道318線林芝至拉薩段公路改造工程之林芝至工布江達(dá)段(K4264+800.000 m～K4296+000.000 m)位于西藏林芝市與那曲地區(qū)境內(nèi)，起點(diǎn)為那曲地區(qū)巴青縣貢日鄉(xiāng)，向西跨尼洋河，下穿國(guó)道G318線后，2次跨越尼洋河至終點(diǎn)林芝市工布江達(dá)縣巴河鎮(zhèn)秀巴村(K4296+000.000 m)，全長(zhǎng)31.651 km，全線采用雙向4車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度80 km/h。工程路基長(zhǎng)度為28.084 km，主線橋長(zhǎng)為3.961 km，共設(shè)橋梁16座。根據(jù)設(shè)計(jì)文件要求，除扎地G318分離式立交橋、百巴G318分離式立交橋、車行天橋?yàn)镃50現(xiàn)澆混凝土箱梁外，其余橋梁均為“T”梁預(yù)制架設(shè)。其中扎地G318分離式立交橋(GK0+907.933 m～GK0+993.933 m)和百巴G318分離式立交橋(GK0+469.281 m～GK0+555.281 m)均上跨本工程主線，這兩座橋長(zhǎng)各86 m，每座橋?yàn)?聯(lián)(24 m+32 m+24 m)，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁，下部結(jié)構(gòu)為混凝土橋臺(tái)； 車行天橋(K0+144.594 m～K0+199.594 m)全長(zhǎng)55 m，全橋?yàn)?聯(lián)(15 m+25 m+15 m)，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，下部采用薄壁墩、樁柱臺(tái)、肋板臺(tái)。預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁混凝土共1 109.2 m3，其中扎地G318分離式立交橋箱梁混凝土為454.4 m3；百巴G318分離式立交橋箱梁混凝土為455.8 m3；車行天橋箱梁混凝土為199 m3。

2 支架設(shè)計(jì)

本工程路線沿尼洋河兩岸展線，大部分路段處于河流一、二級(jí)階地，分布地層主要為第四系沖洪積的砂礫、圓礫、卵石土，沿線地表水豐富，地下水位較淺。根據(jù)本工程特點(diǎn)和地質(zhì)條件，對(duì)扎地G318分離式立交橋、百巴G318分離式立交橋和車行天橋的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁，采用碗扣式滿堂紅支架的支撐體系進(jìn)行施工[1-2]，確保施工質(zhì)量和安全。以扎地、百巴G318分離式立交橋預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁為例子，介紹支架設(shè)計(jì)方法。

(1) 扎地、百巴G318分離式立交橋支架總體寬度為10.8 m，整體高度約為7.15 m，地面至箱梁底部高度約為5.35 m。

(2) 支架縱向步距為60 cm，支架立桿梁端處加密至30 cm×30 cm布置[3]。

(3) 豎向步距不大于80 cm，支架桿件均采用?48×3.5 mm鋼管[3]。

(4) 支架頂部設(shè)2層方木將模板荷載傳至支架，立桿頂部翼緣板處托撐上橫向設(shè)置10 cm×8 cm方木，縱向設(shè)置10 cm×15 cm方木[4]。

(5) 支架底部待地基處理完成后，鋪設(shè)10 cm×15 cm方木[5]。

(6) 箱梁底部步距為60 cm，翼緣板內(nèi)側(cè)步距為60 cm，翼緣板外側(cè)步距為90 cm[6]。

(7) 箱梁底部處托撐上橫向設(shè)置10 cm×10 cm方木，縱向設(shè)置10 cm×15 cm方木[6]。

支架設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1、2、3。

圖1 箱梁特征示意圖 單位：cm

圖2 滿堂紅支架橫向截面示意圖 單位：cm

圖3 滿堂紅支架縱向示意圖 單位：cm

2.1 計(jì)算參數(shù)

(1) 方木彈性模量E=11×103MPa(材料為東北落葉林，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)附錄3)[7]。

(2) 方木順紋彎應(yīng)力值 [σw]=14.5 MPa(材料為東北落葉林，查路橋施工計(jì)算手冊(cè)附錄3)[7]。

(3) 荷載系數(shù)：靜荷載系數(shù)1.2，動(dòng)荷載系數(shù)1.4[8]。

2.2 荷載計(jì)算

百巴、扎地G318分離式立交橋箱梁混凝土設(shè)計(jì)總量為454.4 m3，邊跨箱梁混凝土設(shè)計(jì)量為140.08 m3，中跨箱梁混凝土設(shè)計(jì)量為174.24 m3。

(1) 取中跨計(jì)算：中跨箱梁質(zhì)量F1=174.24×26=4 530.24 kN；

(2) 人工及材料、機(jī)具行走堆放荷載g2=2.0 kN/m2，一孔荷載F2=2×32×8.4=537.6 kN；

(3) 施工時(shí)傾倒混凝土的荷載(g3)及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載(g4)均按2.0 kN/m2，一孔荷載為F3=(2+2)×32×8.4=1 075.2 kN[9]；支架荷載為773 kN

(4) 基礎(chǔ)所承受的力為：F=(4530.24+773)×1.2+(537.6+1075.2)×1.4=9 589.49 kN。

2.3 支架驗(yàn)算

根據(jù)百巴、扎地G318分離式立交橋支架受力情況及鋼管支架設(shè)計(jì)搭設(shè)情況，對(duì)箱梁實(shí)心段、普通段、翼緣板3個(gè)部位的支架受力情況進(jìn)行驗(yàn)算[10]。箱梁截面參數(shù)見(jiàn)表1，截面見(jiàn)圖4，碗扣鋼管參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 箱梁截面參數(shù)表

圖4 箱梁截面圖 單位：cm

外徑d/mm壁厚t/mm截面積A/mm2慣性矩/mm4抵抗拒W/mm3回轉(zhuǎn)半徑/mm每米長(zhǎng)自重/N483.54.89×101.215×105.078×1015.7838.4

2.3.1 翼緣板

順橋向單位混凝土質(zhì)量為q1=7.80 kN/m，15 mm厚膠木板及連接件質(zhì)量q2=0.06 kN/m，人工及材料、機(jī)具行走堆放荷載g2=2.0 kN/m2；施工時(shí)傾倒混凝土的荷載(g3)及振搗混凝土產(chǎn)生的荷載(g4)均按2.0 kN/m2[12]。

(1) 橫桿(方木橫梁)

鋼管立柱的縱間距為0.6 m，橫間距為0.9 m、0.6 m[12]，小橫桿的計(jì)算跨徑取l1=0.90 m。

橫橋向作用在小橫桿上的均布荷載為：

q=q1+q2+(g2+g3+g4)×0.6=7.8+0.06+(2+2+2)×0.6=11.46 kN/m

10 cm×8 cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×8 cm慣性矩[13]:

1) 彎曲強(qiáng)度[14]

2) 最大撓度[15]

(2) 大橫桿(縱向方木)

鋼管立柱的縱間距為0.6m，因此大橫桿的計(jì)算跨徑l2=0.6m，按3跨連續(xù)梁計(jì)算[16]。

小橫桿傳遞的集中力F=11.46×0.9=10.32kN，最大彎矩Mmax=0.267×Fl2=0.267×10.32×0.6=1.66kN·m

10cm×10cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×10 cm方木慣性矩[13]：

1) 彎曲強(qiáng)度[14]

2) 最大撓度[15]

(3) 立 桿

2.3.2 實(shí)心段

(1) 小橫桿(方木橫梁)

鋼管立柱的縱間距為0.6 m，橫間距為0.6 m[12]，小橫桿的計(jì)算跨徑取l3=0.60 m。

橫橋向作用在小橫桿上的均布荷載為：q=q1+q2+(g2+g3+g4)×0.6=39.95+0.06+(2+2+2)×0.6=43.61 kN/m

10 cm×10 cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×10 cm方木慣性矩[13]：

1) 彎曲強(qiáng)度[14]

2) 最大撓度[15]

(2) 大橫桿(縱向方木)

鋼管立柱的縱間距為0.6m[17]，因此大橫桿的計(jì)算跨徑l4=0.6m，現(xiàn)按3跨連續(xù)梁[16]進(jìn)行計(jì)算：

小橫桿傳遞的集中力F=43.61×0.6=26.17kN，最大彎矩Mmax=0.267×Fl4=0.267×26.17×0.6=4.20kN·m

10cm×15cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×15 cm方木慣性矩[13]：

1)彎曲強(qiáng)度[14]

2) 最大撓度[15]

(3) 立 桿

根據(jù)以上計(jì)算普通段也滿足要求。

2.4 地基承載力驗(yàn)算

根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》可知，對(duì)碎石土、砂土、回填土壓密實(shí)后，容許承載力為0.4 MPa[4]。方木寬度為0.1 m，按橫橋向8.4 m通長(zhǎng)考慮，假設(shè)此面積上荷載應(yīng)力直接傳給壓實(shí)后的基礎(chǔ)土[18]。則，百巴、扎地G318分離式立交橋單孔總荷載為9 589.49 kN，承壓面積為0.1 m×8.4 m=0.84 m2，總共有54條這樣的基礎(chǔ)木板，則有9589.49/(0.84×54)=0.211 MPa<0.4 MPa[4]。所以經(jīng)驗(yàn)算，地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)百巴、扎地G318分離式立交橋預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁滿堂紅支架設(shè)計(jì)和施工，使施工進(jìn)度提前了半個(gè)月，并保證了工程質(zhì)量和安全，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[1] 何云霞.鋼管支架在公路橋梁施工中的應(yīng)用[J].建筑學(xué)研究前沿,2012(11):26-27.

[2] 金萬(wàn)福，朱云.支架法現(xiàn)澆簡(jiǎn)支箱梁施工方法及對(duì)比分析[J]. 西北水電，2011(03): 48-52.

[3] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D64-2015[S].北京:人民交通出版社，2015.

[4] 柳曉龍,吳曉斌,胡瑋.積石峽水電站懸挑梁板支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工[J].西北水電，2014(01):53-56.

[5] 中交第一公路工程局有限公司.公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范：JTG TF50-2011[S].北京:人民交通出版社,2011.

[6] 張明,李天鴻.黃河積石峽水電站中孔泄洪洞非結(jié)合段頂拱模板及支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工[J].西北水電，2013(02):36-38.

[7] 周水興,何兆益,鄒毅松 .路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M]. 北京:人民交通出版社,2001.

[8] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB50009-2001[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

[9] 陳雨.滿堂紅支架技術(shù)在現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工中的應(yīng)用[J]. 黑龍江科技信息, 2013(01):231,116.

[10] 韓西嶺,張振偉,樊慶竹.連續(xù)梁橋現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技，2011(10):198.200.

[11] 中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司.公路鋼混組合橋梁設(shè)計(jì)與施工規(guī)范:JTG/TD64-01-2015[S].北京:人民交通出版社,2015.

[12] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范:JGJ130-2011[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[13] 中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司.公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范: JTG F90-2015[S].北京:人民交通出版社,2015.

[14] 中華人民共和國(guó)交通部.公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范:JTG D60-2015[S].北京:人民交通出版社,2015.

[15] 白青峰.淺談現(xiàn)澆連續(xù)箱梁滿堂腳手架支架設(shè)計(jì)與施工[J].陜西建筑,2010(05):146-147.

[16] 袁悅, 南倉(cāng)特大橋跨南口路連續(xù)箱梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)[J], 鐵道建筑技術(shù)，2011(S1):63-65.

[17] 吳曉斌,馬天舒.積石峽水電站導(dǎo)流洞進(jìn)口胸墻支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工[J].青海水力發(fā)電,2009(03):44-49.

[18] 熊愛(ài)國(guó).支架法連續(xù)箱梁施工技術(shù)[J]. 浙江建筑，2011(08): 49-50,68.

Structural Design of Full Support for Cast-in-situ Box Girder on Highway

WANG Junwu

(Sinohydro Engineering Bureau 4 Co., Ltd., Xining 810007 , China)

In accordance with topographic conditions, support height and safety, support cost, etc, support for the cast-in-situ box girder on the carriageway bridge at Linzhi-Gongbujiang section, Linzhi-Lasha highway of G318 is designed. The design method of the full scaffolding pipe support for the cast-in-situ box girder assures the engineering quality and safety and improves the construction progress as well.Key words: highway; cast-in-situ box girder; dull support; structural design

1006—2610(2016)05—0053—04

2016-06-17

王俊武(1974- )，男,甘肅省慶城縣人，高級(jí)工程師,從事水電工程施工工作.

U445.5

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.013