瓦埠湖特大橋0號塊施工技術(shù)研究

牛犇

合肥工業(yè)大學(xué)/土木與水利工程學(xué)院 安徽 合肥 230009

1 工程概況

瓦埠湖大橋起點(diǎn)位于淮南市壽縣瓦埠鎮(zhèn)，起點(diǎn)樁號為K13+321.5，終點(diǎn)位于陶店回族鄉(xiāng)，終點(diǎn)樁號K16+326.5。主橋全長395m，采用單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋方案，懸臂法施工，索塔采用柱式塔，塔下為承臺接群樁基礎(chǔ)。主梁采用單箱雙室大懸臂預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，箱梁根部梁高7.0m，跨中梁高3.5m，頂板寬度24.5m，頂板設(shè)置雙向2%橫坡，支點(diǎn)處底板寬度10.0m，采用斜腹板，箱梁懸臂長6.0m，懸臂下每隔4.0m設(shè)置一道加勁隔板，隔板厚30cm；箱梁頂板厚度28cm，跨中底板厚度32cm，支點(diǎn)底板厚度140cm，跨中腹板厚度50cm，支點(diǎn)腹板厚度90cm；主梁采用C55混凝土[1]。

2 支架和模板設(shè)計(jì)

2.1 支架和模板方案

0#塊現(xiàn)澆支架結(jié)構(gòu)自下而上主要由鋼管柱+連接系+樁頂分配梁+橫梁+縱梁+底模等系統(tǒng)組成。另根據(jù)施工需要設(shè)置預(yù)埋件、安全防護(hù)系統(tǒng)等。鋼管柱采用φ630×10mm 鋼管，柱底固定在承臺預(yù)埋件上，柱頂設(shè)置加勁板同橫梁連接。 鋼管柱間通過連接系連接，連接系采用工20a型鋼，間距6m，直接與管樁焊接。懸臂段鋼管柱頂設(shè)置柱頂分配梁，采用2I40，分配梁另一端深入墩身預(yù)留孔，孔深50cm。0#塊鋼管柱上和懸臂段柱頂分配梁上設(shè)置橫梁，采用2I40a。縱梁采用工36a型鋼，沿縱橋向布置在橫梁上，間距為0.6m和1.0m。

底模系統(tǒng)采用10cm×10cm方木和12mm覆面竹膠板木模組成，方木橫采用橋向間距0.1m布置。側(cè)模系統(tǒng)采用掛籃側(cè)模，支撐系統(tǒng)為[25槽鋼焊接桁架，間距1.5m。桁架與工字鋼之間采用焊接，并在工字鋼梁兩側(cè)焊接小角鋼，以增加穩(wěn)定性。模板總重40t。支架布置見圖1。

圖1 0號塊現(xiàn)澆支架立面布置總圖

2.2 荷載計(jì)算

假定：0#塊箱梁翼緣砼及側(cè)模重量經(jīng)側(cè)模桁片傳至縱梁，再經(jīng)橫梁傳至鋼管柱上，由鋼管柱承擔(dān)；0#塊墩身范圍外箱梁頂?shù)装屙拧?nèi)模及內(nèi)模支架、腹板砼、底模重量經(jīng)底板縱梁，再經(jīng)橫梁傳至鋼管樁上，由鋼管柱承擔(dān)；墩身范圍內(nèi)箱梁頂?shù)装屙拧?nèi)模及內(nèi)模支架、腹板砼、底模重量由墩身承擔(dān)。

該支架計(jì)算時考慮如下幾種荷載：① 支架結(jié)構(gòu)自重由邁達(dá)斯軟件自動計(jì)入。② 混凝土主梁自重按26kN/m3計(jì)；③ 模板自重(含內(nèi)模、側(cè)模及方木)以實(shí)際重量計(jì)：④ 施工人員及施工設(shè)備、施工材料等荷載為2.5kPa：⑤ 振搗混凝土產(chǎn)生的振動荷載為2.0kPa（水平面板）：⑥ 基本風(fēng)壓按 0.3kPa 考慮。

荷載組合：

強(qiáng)度組合為1.2×(①+②+③)+1.4×(④+⑤+⑥)，剛度組合為①+②+③+⑥

2.3 支架和底模計(jì)算模型建立

采用邁達(dá)斯CIVIL軟件建立0號塊支架模型。

圖2 0號塊現(xiàn)澆支架模型圖

2.4 支架計(jì)算結(jié)果

利用邁達(dá)斯CIVIL軟件計(jì)算后得到如下結(jié)果

表1 支架模型計(jì)算結(jié)果

由表1可知，柱頂分配梁最大剪應(yīng)力τ= 140MPa > [τ] =125MPa，不滿足要求。 需要對柱頂分配梁支點(diǎn)位置截面腹板加固[2]，加固截面如下圖：

圖3 柱頂分配梁加固處截面圖

加固后再次進(jìn)行計(jì)算，柱頂分配梁最大組合應(yīng)力σ= 159.2MPa < [σ] = 215MPa，滿足要求；最大剪應(yīng)力τ=77.2MPa < [τ] = 125MPa，滿足要求；最大位移δ= 4.1mm <900/200= 4.5mm，滿足要求。

由模型計(jì)算結(jié)果得，鋼管柱最大軸力N=1075.0kN，最大彎矩鋼管柱面內(nèi)計(jì)算長度為6.0m，面外計(jì)算長度為6.0m。其回轉(zhuǎn)半徑為i =219.2mm，長細(xì)比查b類截面穩(wěn)定系數(shù)為截面影響系數(shù)等效彎矩系數(shù)由于橫截面為閉合截面，故整體穩(wěn)定性系數(shù)，又因

所以鋼管柱穩(wěn)定性滿足要求。

支架整體性穩(wěn)定分析時，其一階屈曲系數(shù)為14.2，整體穩(wěn)定性良好。柱底最大反力1057KN，柱頂分配梁作用在墩身位置最大反力1023KN。

2.5 底模計(jì)算結(jié)果

底模模板采用δ=12mm的覆面竹膠合模板，擱置于方木小楞上，方木小楞間距10cm（腹板下滿布）。

腹板下竹膠板荷載組合最不利

最大彎矩：M= 235.6×0.1×0.1/10 = 0.2356 kN?m

彎應(yīng)力：σ=M/W=235600/24000= 9.8MPa < 35MPa，滿足設(shè)計(jì)要求

腹板下小楞荷載組合荷載組合：腹板下按0.1m一道布置，縱梁間距按底腹板0.6m計(jì)算。

最大彎矩：M = 23.6 × 0.6 × 0.6/10 = 0.85 kN?m

彎應(yīng)力：σ=M/W=850000/167000= 5.1MPa < 11.6MPa，滿足設(shè)計(jì)要求；

剪應(yīng)力：τ=3Q/2A=3×0.6×(600-100)×23.6/(2×100×100)=1.06MPa < 1.3MPa，滿足設(shè)計(jì)要求；

2.6 局部承壓計(jì)算

主墩開孔位置混凝土局部承壓計(jì)算

承臺混凝土局部承壓計(jì)算

3 結(jié)束語

支架系統(tǒng)施工時應(yīng)對各組成構(gòu)件的材質(zhì)、尺寸、外觀質(zhì)量等認(rèn)真檢查，變形過大、 壁厚不足、銹蝕嚴(yán)重、截面與設(shè)計(jì)不符（偏小）的構(gòu)件禁止使用。在縱梁、橫梁、樁頂連接位置應(yīng)在型鋼設(shè)置支點(diǎn)加勁肋，保證支點(diǎn)位置剪力傳遞。為了保證結(jié)構(gòu)受力安全，必須保證鋼管樁的安裝精度，使其誤差在容許范圍內(nèi)。