連續(xù)剛構(gòu)橋現(xiàn)澆段支架搭設(shè)研究與實(shí)踐

黃業(yè)圣

文章基于連續(xù)剛構(gòu)邊跨現(xiàn)澆段常用的滿堂式落地支架的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)山區(qū)地形特點(diǎn)，對(duì)舞陽(yáng)河特大橋邊跨現(xiàn)澆段支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并通過(guò)Midas Civil有限元計(jì)算軟件建立支架模型，驗(yàn)算支架的各項(xiàng)應(yīng)力及支架變形量，確認(rèn)支架優(yōu)化后滿足使用要求。

連續(xù)剛構(gòu);現(xiàn)澆段;支架;實(shí)踐

U445.46-A-25-085-5

0?引言

連續(xù)剛構(gòu)橋跨越能力大，在山區(qū)橋梁建設(shè)中較為常見，其邊跨現(xiàn)澆段因?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，常設(shè)置在山頂或山腰處，山區(qū)地形施工較為困難。常見的托架法、滿堂式落地支架法在運(yùn)用上受到箱梁自重大、山區(qū)場(chǎng)地狹小受限等問(wèn)題的影響而無(wú)法使用。本文以舞陽(yáng)河特大橋?yàn)槔Y(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形，通過(guò)優(yōu)化支架設(shè)計(jì)，運(yùn)用落地支架與三角膺架相結(jié)合的方式，并根據(jù)實(shí)際情況取值建模驗(yàn)算分析，解決了因地形影響現(xiàn)澆段高大支架搭設(shè)的問(wèn)題，順利完成了橋梁施工。希望能為解決同類型施工技術(shù)問(wèn)題提供參考及新的思路。

1?工程概況

1.1?結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

思南至劍河高速公路舞陽(yáng)河特大橋?yàn)榉址鶚颍笥曳耆蛛x：左幅橋設(shè)計(jì)跨徑布置為2×40 m（連續(xù)T梁）+115 m+2×180 m+100 m（連續(xù)剛構(gòu)），總長(zhǎng)656.92 m;右幅橋設(shè)計(jì)跨徑布置為2×40 m（連續(xù)T梁）+115 m+2×180 m+115 m（連續(xù)剛構(gòu)），總長(zhǎng)681.72 m。其中邊跨現(xiàn)澆段思南端現(xiàn)澆段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為16 m，劍河端現(xiàn)澆段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為9 m和24 m。思南端為2#墩，劍河端為6#臺(tái)。

箱梁頂板寬11.25 m，底板寬6.5 m，兩側(cè)翼板各懸臂為2.735 m，箱梁高度為3.8 m。梁體為單箱單室箱型截面，頂板厚度為0.3 m，底板厚度為0.32 m。

橋型總體布置如下頁(yè)圖1所示。

1.2?施工環(huán)境

由于邊跨現(xiàn)澆段位于卸荷體平臺(tái)面上，地形狹窄，且處于陡崖邊上，無(wú)法全部搭設(shè)落地支架，2#墩約有3.3 m長(zhǎng)度、6#臺(tái)約有4 m長(zhǎng)度的現(xiàn)澆箱梁懸挑于落地鋼管支架之外。對(duì)常規(guī)落地鋼管支架進(jìn)行改進(jìn)，增加可靠的膺架斜腿，以滿足混凝土澆筑的要求。

2#墩、6#臺(tái)現(xiàn)澆段鋼管支架搭設(shè)平臺(tái)位于開挖后的巖質(zhì)平臺(tái)面上，地質(zhì)情況良好，為中風(fēng)化白云巖，且不積水，可直接作為支架基礎(chǔ)的持力面。

2?支架搭設(shè)

2.1?支架基礎(chǔ)處理

將現(xiàn)澆段平臺(tái)上的松散浮土清除干凈，再對(duì)基礎(chǔ)位置進(jìn)行放樣定位，并確定好標(biāo)高，安裝模板，進(jìn)行C25素混凝土底基礎(chǔ)澆筑，基礎(chǔ)混凝土表面保證平整、密實(shí)。在澆筑前精確測(cè)量，定出鋼管支架的平面位置，在混凝土基礎(chǔ)澆筑過(guò)程中同時(shí)對(duì)鋼管支架立柱基腳鋼板進(jìn)行預(yù)埋。對(duì)于2#墩承臺(tái)內(nèi)的鋼管立柱，也需在承臺(tái)混凝土澆筑完畢后，預(yù)埋立柱基腳鋼板。基礎(chǔ)為60 cm厚的混凝土條形基礎(chǔ)，

具體如圖2和圖3所示。

2.2?支架搭設(shè)

現(xiàn)澆段采用530 mm鋼管、貝雷片、型鋼等搭設(shè)現(xiàn)澆支架。鋼管采用530 mm×10 mm的鋼管，長(zhǎng)度約為26.86 m和24.66 m。每根530 mm鋼管定位準(zhǔn)確后，利用預(yù)埋的基腳鋼筋或基腳鋼板進(jìn)行加固，將預(yù)埋鋼筋或鋼板與鋼管焊接在一起。在焊接的過(guò)程中，要保證鋼管的豎直。

鋼管從底端至頂端共設(shè)置兩道縱、橫向連系梁，連系梁分別采用32b#工字鋼和20#槽鋼焊接于鋼管上。在鋼管的頂部開槽口預(yù)留位置搭設(shè)縱梁?？v、橫梁懸挑部分采用三角膺架斜撐進(jìn)行加固。膺架采用1根36b#工字鋼組合受力，并在橫、縱向設(shè)置連接體系，保證整體性。

縱、橫梁采用2根36b#工字鋼焊接在一起受力。在橫梁上設(shè)置貝雷片桁架，每?jī)善惱灼g分別采用115 cm和45 cm支撐架連接，上下縱、橫梁采用U型扣固定。

在貝雷片桁架上設(shè)置分配梁。分配梁采用2根10#槽鋼背靠背組合受力。分配梁橫向間隔為25～30 cm（腹板下）和40～50 cm（底板下）。在分配梁上放置頂托，頂托縱向間距為60 cm。

由于2#墩支架高度較高，為保證支架的整體穩(wěn)定性，抵消由于支架懸挑對(duì)鋼管基腳所產(chǎn)生的力矩，使用20#槽鋼焊接成一個(gè)矩形箍，將鋼管支架與2#墩墩身緊箍。矩形箍根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)置于2#墩蓋梁下90 cm處。

具體如圖4和圖5所示。

3?支架系統(tǒng)預(yù)壓

支架搭設(shè)完成后進(jìn)行預(yù)壓，在箱梁的相應(yīng)位置處采用堆載加載的方式進(jìn)行預(yù)壓。加載預(yù)壓根據(jù)箱梁混凝土重量分布進(jìn)行布置，預(yù)壓值為鋼管計(jì)算承重的1.2倍。加載前先用水準(zhǔn)儀觀測(cè)記錄支架原始標(biāo)高。加載完畢后，用水準(zhǔn)儀觀測(cè)記錄支架標(biāo)高。支架預(yù)壓卸荷完畢，再對(duì)支架標(biāo)高進(jìn)行觀測(cè)并做好記錄。

4?支架驗(yàn)算

根據(jù)支架設(shè)計(jì)圖紙，分別對(duì)兩個(gè)支架進(jìn)行整體建模，采用Midas Civil有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算。

4.1?計(jì)算說(shuō)明

根據(jù)支架設(shè)計(jì)圖，腹板下分配梁間距為0.3 m，箱梁底板下分配梁間距為0.4 m。荷載分為底板、腹板、頂板和翼板荷載，荷載由上往下傳遞。計(jì)算內(nèi)容為構(gòu)件的軸向應(yīng)力，剪切應(yīng)力，彎曲應(yīng)力，變形量等。主要計(jì)算構(gòu)件為：（1）530 mm鋼管立柱;（2）雙拼36b#工字鋼縱、橫梁;（3）36b型工字鋼斜腿支撐;（4）貝雷片縱、橫梁;（5）10#槽鋼分配梁。

支架簡(jiǎn)化計(jì)算模型如圖6和圖7所示。

4.2?荷載取值

混凝土振搗荷載為2 kN/m2;

人員、機(jī)械荷載為2 kN/m2;

總荷載為現(xiàn)澆段混凝土重量+混凝土振搗荷載+人員、機(jī)械荷載+支架自重（軟件自動(dòng)計(jì)算）。

具體如圖8和圖9所示。

4.2.1?正常段翼緣板下鋼管所承受的集中荷載

翼緣板荷載F?1=0.089 7 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.186 5 T;

翼緣板荷載F?2=0.241 9 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.503 1 T;

翼緣板荷載F?3=0.320 6 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.666 8 T;

翼緣板荷載F?4=0.394 1 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.819 7 T。

4.2.2?2#墩現(xiàn)澆段腹板、底板+頂板均布荷載

q?1=3.83 m×0.4 m/2×26 kN/m3=1.991 6 t/m;

q?2=3.83 m×0.3 m×26 kN/m3=2.987 4 t/m;

q?3=3.83 m×0.4 m/2×26 kN/m3=1.991 6 t/m;

q?4=0.9 m×0.4 m×26 kN/m3=0.936 t/m;

q?5=0.8 m×0.4 m×26 kN/m3=0.832 t/m;

q?6=0.7 m×0.4 m×26 kN/m3=0.728 t/m;

q?7=0.62 m×0.4 m×26 kN/m3=0.644 8 t/m。

4.2.3?6#臺(tái)現(xiàn)澆段腹板、底板+頂板均布荷載

q?8=3.83 m×0.17 m×26 kN/m3=1.692 8 t/m;

q?9=3.83 m×0.3 m×26 kN/m3=2.987 4 t/m;

q?10=3.83 m×0.25 m×26 kN/m3=2.489 5 t/m;

q?11=0.93 m×0.45 m×26 kN/m3=1.088 1 t/m;

q?12=0.76 m×0.5 m×26 kN/m3=0.988 t/m;

q?13=0.6 m×0.5 m×26 kN/m3=0.78 t/m。

4.2.4?材料選用及參數(shù)

參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003），現(xiàn)澆段支架體系包含Q235鋼材、Q345鋼材兩種。貝雷片支撐架和所有型鋼、鋼管為Q235鋼材，貝雷片為Q345鋼材。各種材料容許應(yīng)力不考慮提高系數(shù)，材料容許應(yīng)力如表1所示。

4.2.5?計(jì)算結(jié)果

4.2.5.1?應(yīng)力值驗(yàn)算

經(jīng)建模驗(yàn)算得出各相應(yīng)的應(yīng)力值，對(duì)比容許應(yīng)力值，均滿足要求。如表2所示。

4.2.5.2?變形量驗(yàn)算

支架變形量驗(yàn)算中，2#墩現(xiàn)澆段支架綜合位移變形量最大值為5.9 mm，6#臺(tái)現(xiàn)澆段支架變形量為2.72 mm，均<20 mm，滿足要求。如圖10和圖11所示。

4.2.5.3?支架立柱穩(wěn)定性驗(yàn)算

由軟件計(jì)算模型可得單根530 mm鋼管樁最大荷載為51.5 t;

鋼管軸向壓力為N=51.5 t。

壓桿最小慣性半徑公式：τ=IA

I=π（R4-r4）4=π（2654-2554）4=175 825 000 π

A=π（R2-r2）=π（2652-2552）=5 200 π

故：τ=IA=175 825 000 π5 200 π=183.88 mm

單根立柱節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)間長(zhǎng)度為10.36 m，按兩端鉸接考慮，長(zhǎng)細(xì)比公式為

λ?1=μ10/r1，μ=1.0，根據(jù)公式計(jì)算：

λ?1=μ10/r1=1.0×10.36/1.838 8 m=5.634

查軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表得：φ=0.998 3;

計(jì)算軸向應(yīng)力：σ=NA=515 00016 328=31.54 MPa<φ[σ]=0.998 3×140=139.97 MPa，滿足要求。

5?結(jié)語(yǔ)

連續(xù)剛構(gòu)橋邊跨現(xiàn)澆段支架施工工藝日趨成熟，方法不斷創(chuàng)新。施工技術(shù)人員在支架設(shè)計(jì)及方案制定階段，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件綜合考慮施工方法、工藝的適用性及可操作性。在實(shí)施階段關(guān)注好支架在搭設(shè)過(guò)程中的精度及質(zhì)量，避免支架搭設(shè)出現(xiàn)較大偏差，確保支架搭設(shè)與施工方案吻合，保證支架在搭設(shè)及使用過(guò)程中滿足安全性、穩(wěn)定性的要求。

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