論山區(qū)客專簡支箱梁超高現(xiàn)澆組合支架設(shè)計與應(yīng)用

楊曉華

中鐵十七局集團第一工程有限公司 山西 太原 030032

前言

近年隨著我國高鐵客專的建設(shè)需要，900t的現(xiàn)澆箱梁越來越多出現(xiàn)在施工中，結(jié)合其所處的工程環(huán)境，給現(xiàn)場施工帶來不小的困難。本文結(jié)合京福客專武步溪特大橋的施工實例，進行超高組合現(xiàn)澆支架的設(shè)計與應(yīng)用，保障項目的順利實施[1]。

1 工程概述

武步溪特大橋位于寧德市延平區(qū)巨口鄉(xiāng)境內(nèi)，全長554.09米，上部結(jié)構(gòu)布置為1-32m簡支梁+ 1-(40+4×80+40)m連續(xù)梁+3-32m簡支梁+1-24m簡支梁，中心里程為：DK718+642.365，橋位中線位于直線上，存有-11.1‰的縱坡。其中的連續(xù)梁大里程方向7#邊墩高51.0m，8#墩高34.5m，兩墩柱上設(shè)有一孔31.1m的簡支現(xiàn)澆梁。

簡支梁為部頒通圖，截面類型為單箱單室等高度簡支箱梁，梁端頂板、底板及腹板局部內(nèi)側(cè)加厚。梁長分別為32.6m、24.6m，箱梁梁高3.05m，箱梁頂板寬12.0m，頂板厚25.6～61cm變化，底板厚28 ～70cm變化，腹板厚由梁端的105cm漸變?yōu)?5cm，梁斷面如圖-所示。

2 現(xiàn)澆箱梁組合支架施工方案

簡支箱梁現(xiàn)澆法，一般分為落地支架法、移動模架法、托架法等。其中落地支架常采用滿堂腳手架、螺旋管貝雷梁組合支架使用較多，結(jié)合工程實際情況，擬采用在梁體兩端設(shè)鋼管樁群，其上承托雙層雙排貝雷梁的組合支架法施工。32m箱梁設(shè)計采用部頒通圖，梁體砼設(shè)計為連續(xù)灌注，現(xiàn)場擬采用一次澆筑成型，首先施工底板及腹板，然后施工頂板[2]。

3 支架組成

簡支箱梁現(xiàn)澆法，一般分為落地支架法、移動模架法、托架法等。其中落地支架常采用滿堂腳手架、螺旋管貝雷梁組合支架使用較多，結(jié)合工程實際情況，擬采用螺旋管貝雷梁組合支架。現(xiàn)澆支撐體系由基礎(chǔ)、螺旋鋼管、分配梁、貝雷梁、落架設(shè)備、箱梁模板等組成[3]。

支架布置如圖所示。

3.1 基礎(chǔ)

擬采用7#、8#承臺作為支架基礎(chǔ)，不進行單獨設(shè)計。7#墩尺寸為17.6m×13.2m×4.5m，7#墩尺寸為13.8m×9.4m×3m。

3.2 螺旋鋼管

擬采用φ630mm×10mm的焊接螺旋管做支柱，其端頭滿焊于100cm×100cm×20mm的鋼板上；鋼板與鋼管連接處加焊有12塊200mm×100mm×20mm的三角肋；7#墩橫橋向布置為2.3m+1.0m+0.9m+1.8m×2+0.9m+1.0m+2.3m，順橋向排距分別為1.6m、4.6m；7#墩橫橋向布置為2.7m+1.2m+2.1m×2+1.2m+2.7m，順橋向排距分別為1.6m、3.2m。

3.3 分配梁

分配梁由A、B、C三種，其中A為鋼管支柱上的端承板上在縱向設(shè)有2根并排長3m的I56b工字鋼分配縱梁；B為2根并排長14m的I56b工字鋼分配橫梁；C為I16工字鋼，置于貝雷梁上，橫橋向布置，間距0.6m。

3.4 貝雷梁

制造的標(biāo)準(zhǔn)貝雷桁片，采用雙排雙層貝雷梁作為支架受力主梁，其材質(zhì)為16Mn錳鋼，單片規(guī)格為3m×1.5m，共計26排，單排9片標(biāo)準(zhǔn)片帶1片1.5m片。布置沿箱梁縱向中心線對稱布置，一側(cè)單片布置間距為0.45m+0.85m+0.45m+0.36m+0.3m+0.18m+0.3m+0.22m+0.45m+0.6m+0.45m+0.6m+0.225m。除腹板下兩組采用0.3m的支撐架連接，其他均采用0.45m支撐架連接。

3.5 落架設(shè)備

利用φ630mm×10mm、φ529×8mm的焊接螺旋管內(nèi)加十字撐，端部焊接2cm厚的鋼板做端承板，制作成高度25cm的沙箱。

3.6 鋼管附著

螺旋鋼管搭設(shè)高度達47.7m，因此在距離螺旋管頂（包括沙箱高度）0.44m以后每隔12m設(shè)置一排附著，與墩柱的預(yù)埋鋼板焊接固結(jié)，采用I25A槽鋼。

4 支架檢算

組合支架中的鋼管樁支架類似于多層鋼結(jié)構(gòu)房屋體系，其上的貝雷梁類似于簡支梁，利用Midas civil 建立整個組合支架模型整體模型。

荷載由恒載和活載構(gòu)成，其中荷載包括箱梁、箱梁模板、方木、碗扣式腳手架、I16工字鋼、貝雷梁、I56b工字鋼的自重，活載包括人員、施工機具、混凝土傾倒及振搗荷載。

4.1 荷載計算

荷載由恒載和活載構(gòu)成，其中荷載包括箱梁、箱梁模板、方木、碗扣式腳手架、I16工字鋼、貝雷梁、I56b工字鋼的自重，活載包括人員、施工機具、混凝土傾倒及振搗荷載。

（1）恒載

①箱梁及模板：箱梁按混凝土的容重取26.5KN/m3折算成面荷載加載，模板按實際重量轉(zhuǎn)換為面荷載加載。②支架中其他組成部分：由軟件自動計算，其自重系數(shù)取-1.0。

（2）活載

①人員、機具施工荷載取2.5 KN/m2。②混凝土澆筑荷載取2.0 KN/m2。③混凝土振搗荷載取2.0 KN/m2。④風(fēng)荷載：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》—(GB50009-2001），對貝雷桁片與螺旋鋼管的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值分別計算：

由于支架屬臨時結(jié)構(gòu)，進行荷載組合時，恒載的分項系數(shù)K1取1.0，活載的分項系數(shù)K2取1.2。做強度檢算時需計入活載，剛度計算式則不計入。

4.2 建立整體模型檢算

Midas civil 建立整個組合支架模型整體模型，情況如下圖：

對建立的模型施加荷載，設(shè)置邊界條件，完成后進行分析，結(jié)果下表：

組合支架檢算結(jié)果

4.3 穩(wěn)定性分析

利用Midas civil中的屈曲分析進行組合支架的穩(wěn)定性分析，求得其臨界荷載系數(shù)為2.028。

根據(jù)《JGJ 7-2010 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，對于本支架此類一般條件下的鋼結(jié)構(gòu)，其臨界荷載系數(shù)應(yīng)考慮以下因素：

（1）荷載等外部作用和結(jié)構(gòu)抗力的不確定性可能帶來的不利影響，取1.64；

（2）復(fù)雜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析中可能的不精確性和結(jié)構(gòu)工作條件中的其他不利因素，取1.2；則要求的臨界荷載系數(shù)應(yīng)為1.64×1.2=1.968＜2.028，故認為組合支架整體穩(wěn)定可靠。

5 支架應(yīng)用

武步溪特大橋7#～8#墩間簡支箱梁按本方案已于2012年底施工完畢，現(xiàn)梁體已張拉壓降完畢，支架順利拆除，梁體線形良好，達到了該超高組合支架設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)。

6 結(jié)束語

通過武步溪特大橋7#～8#墩間簡支箱梁超高現(xiàn)澆組合支架的設(shè)計與應(yīng)用，拓展了鋼管貝雷組合支架在客專建設(shè)中的適用范圍，取得了寶貴的施工經(jīng)驗，可以作為類似工程項目的有益參考。

參考文獻

[1] 交通部第一工程總公司.公路施工手冊·橋涵[M].北京:人民交通出版社,2006:119.

[2] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊編輯委員會.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊(下)(第3版)(精)[M].北京:建筑工業(yè)出版社,2005:57.

[3] 成大先.機械設(shè)計手冊·第五版[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007:36-37.