高鐵特大連續(xù)梁橋邊跨現(xiàn)澆段支架搭設(shè)及預(yù)壓施工技術(shù)控制

摘#8195;要 針對目前高鐵施工中大跨度連續(xù)梁橋邊跨現(xiàn)澆段的施工，筆者主要介紹了邊跨連續(xù)梁橋支架搭設(shè)的施工方案，支架的受力分析以及支架預(yù)壓的荷載驗算和數(shù)據(jù)處理工作，驗證了施工方案的可行，為類似工程提供了借鑒。

關(guān)鍵詞 連續(xù)梁；邊跨；支架；受力分析；預(yù)壓

中圖分類號 TU 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)031-0138-02

1 工程概況

某高鐵特大橋為48 m+80 m+48 m三跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁體系，全長177.5 m，連續(xù)梁梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)。箱梁頂寬12 m，箱梁底寬6.7 m。頂板厚度除梁端附近外均為40 cm；底板厚度40 cm至100 cm，按直線線性變化；腹板厚48 cm至60 cm，按折線變化。全聯(lián)在端支點、中跨中及中支點處共設(shè)5個橫隔板，橫隔板設(shè)有空洞，供檢查人員通過。邊跨現(xiàn)澆段共用C50混凝土96.318立方，鋼筋17.405噸。

邊跨現(xiàn)澆段連續(xù)箱梁支架采用碗扣式鋼管腳手架搭設(shè)，該支架搭設(shè)速度快，受力性能及穩(wěn)定性好，單根立桿承載力可達3t，為近期國內(nèi)較普便使用的多功能新型建筑材料。

2 支架搭設(shè)的前期準備

2.1 技術(shù)準備

開工前需對支架搭設(shè)的橫向、縱向、豎向三個方向碗扣腳手架的間距和高度進行排列，根據(jù)本現(xiàn)澆箱梁段寬度跨距確定出支架的縱向、橫向的計算間距，再由所在位置的地基標高和箱梁底的設(shè)計標高確定出立桿的計算高度，初步的方案如下：

邊跨現(xiàn)澆段箱梁縱、橫間距均為0.6 m，翼緣板外側(cè)搭設(shè)間距1.2 m支架為人行通道，端橫梁處搭設(shè)工作平臺，間距為1.2*1.2 m。支架搭設(shè)的間距確定后，再根據(jù)上部具體的現(xiàn)澆箱梁的結(jié)構(gòu)形式和對應(yīng)模板支立的方式計算上部荷載，對支架的受力進行驗算，安全系數(shù)取1.5，經(jīng)驗算后若能滿足安全要求即可以進行現(xiàn)場的施工，若不能滿足安全要求即實際荷載超過碗扣件的允許荷載，需對支架的間距進行調(diào)整，直至驗算滿足要求。

2.2 試驗準備

在搭設(shè)支架前，應(yīng)由試驗室對地基處理的全過程進行跟綜檢查，檢查5%灰土的壓實情況及砼的強度，地基壓實度≥90%，砼的強度為C25砼，確?；A(chǔ)處理強度達到規(guī)定標準。

2.3 測量準備

在技術(shù)準備完成后，由測量班根據(jù)現(xiàn)場技術(shù)人員提供的樁號，放出該處的中心樁和邊樁（邊樁以超出現(xiàn)澆箱梁在地面投影的1.2 m為準），再由現(xiàn)場技術(shù)員根據(jù)規(guī)劃好的支架安裝尺寸，用鋼尺測放支架縱向基礎(chǔ)的位置（灑灰線標記）以及橫向中間支架的位置，為支架搭設(shè)做好

準備。

3 支架荷載驗算

由于現(xiàn)澆段橫斷面積基本一致，故在驗算時按全梁均布荷載檢算。對于1.05 m寬端橫梁處，為安全計假設(shè)認為立柱不提供支承力。根據(jù)我們以往的施工經(jīng)驗，砼的比重按ρ=3 t/m3取值時，其內(nèi)已包含了該部分施工模板、機具、人群、操作荷載及砼自重，為簡化計算，此驗算取綜合比重ρ=3 t/m3。

3.1 邊跨現(xiàn)澆段支架受力分析

邊跨現(xiàn)澆段截面箱身支架計算：

3.1.1 荷載計算

1）箱梁砼自重：q=11.352*3*9.8/12=27.812 KN/m2。

2）模板及附件重統(tǒng)一?。簈=3.5 KN/m2。

3）施工活載?。簈=3 KN/m2。

4）鋼管自重q：q=520/（7.5*12）=5.78 kN/m2

∑q=Q=K（q+q+q+q）=1.5×（27.812+3.5+3.0+5.78）=60.138 kN/m2

式中：K—安全系數(shù)，取K=1.5。

3.1.2 立桿強度驗算

1）立桿承受荷載：

N=QA=60.138×0.6×0.6=21.65 KN。

2）立桿穩(wěn)定驗算：N/φA≤[fc]

式中：[fc]—鋼管設(shè)計強度，[fc]=205 N/mm2；

#8195;#8195;#8195;φ—立桿穩(wěn)定系數(shù)；

#8195;#8195;#8195;A—鋼管截面積，A=489 mm2；

#8195;#8195;#8195;N—立桿承受的豎向力，N=21.65 KN；

#8195;#8195;#8195; i—鋼管回轉(zhuǎn)半徑，i=15.8 mm≥0.402。

λ=987.5/i=62.5 查表得φ=0.784>0.402 穩(wěn)定。

按設(shè)計強度計算立桿的壓應(yīng)力：

fc=37.51 N/mm2<[fc]=205 N/mm2。

按穩(wěn)定性計算立桿的壓應(yīng)力：

fc=75.02 N/mm2<[fc]=205 N/mm2 立桿穩(wěn)定。

3.1.3 橫向桿穩(wěn)定驗算

因為荷載全部由立桿上部的頂升降桿承擔，傳給立桿，所以，橫向桿基本上不承擔外荷載，因橫桿兩端為鉸接，水平推力為零，只在施工時承擔部分施工荷載及自身重力。

q=q+q=1.5+0.0247=1.52 KN/m2

式中：q為施工人群荷載。

彎矩Mmax=0.456 KN·m

橫向桿的容許彎矩：[M]=[fc]W

式中：[fc]—鋼管設(shè)計抗彎強度，[fc]=205 KN/mm2；

#8195;#8195;#8195;W—鋼管截面抵抗矩， W=5 078 mm3；

[M]=205×5#8198;078=1#8198;040#8198;990 N·mm=1.041 KN·m

Mmax=0.456 KN·m<[M]=1.041 KN·m

結(jié)論：橫向桿抗彎強度滿足要求。

3.1.4 支架剛度（撓度）驗算

撓度驗算：ωmax =5ql4/（384EI）

式中：ωmax—最大撓度；

#8195;#8195;#8195;E—鋼管彈性模量，E=2.05×105 N/mm2；

#8195;#8195;#8195;q—均布荷載， q=1.52 KN/m=1.52 N/mm；

#8195;#8195;#8195;I—鋼管截面抵抗矩，I=12.19 cm4=12.19×104 mm4。

#8195;#8195;#8195;ωmax=0.103 mm

容許撓度[ω]=3 mm>ωmax=0.103 mm

結(jié)論：支架剛度滿足要求。

3.1.5 縱向大枋強度驗算

縱向大枋直接安放在立桿的頂升降桿上，擬斷面10×10 cm，橫向小枋間距30 cm，計算。

木材品種：柏木（10*15 cm）；

木材彈性模量E（N/mm2）：9#8198;000；

木材抗彎強度設(shè)計值fm（N/ mm2）：13；

木材抗剪強度設(shè)計值fv（N/ mm2）：1.3；

均布荷載q=60.138*0.6=36.08KN/m；

最大彎矩M=0.1ql2=0.1*28.866*0.6*0.6=1.032 KN.m；

最大剪力Q=0.6*0.6*28.866=10.32 KN；

最大支座力N=1.1*0.6*28.866=19.05 KN。

方木的截面力學(xué)參數(shù)為：

本算例中，截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為：

I=15*10*10*10/12=1 250 cm4

W=10*15*15/6=375 cm3

1）方木抗彎強度計算：

抗彎強度計算f=1.032*106/（375*103）=2.752 N/mm2

方木的抗彎計算強度小于13 N/mm2，滿足要求。

2）方木抗剪強度計算：

截面抗剪強度必須滿足：T=3Q/2bh<【T】

截面抗剪強度計算值T=3*10320/（2*100*150）=1.032 N/mm2

方木的計算截面抗剪強度小于1.3 N/mm2，滿足要求。

3）方木撓度計算：

最大變形v=0.667*36.08*6#8198;004/（150*9#8198;000*1#8198;250*104）=0.185mm<【v】=3mm

方木的最大撓度小于【v】，滿足要求。

3.1.6 橫枋強度驗算

橫向小枋間距30 cm，方木采用10*15 cm，與縱向大坊一樣，而縱向方木間距為60 cm，故橫枋強度滿足要求。

3.2 總結(jié)論

立桿縱距0.6 m，橫 距0.6 m（步距0.6 m，立桿基礎(chǔ)為C20砼15 cm厚。架頂縱向大枋斷面尺寸為10×15 cm，橫枋斷面為10×15 cm，間距

30 cm。為了增強支架的整體穩(wěn)定性和剛度，應(yīng)進行適當?shù)募庸?，沿縱向每4排橫向桿設(shè)一排橫向剪刀撐。全部外圍設(shè)剪刀撐。

4 現(xiàn)澆箱梁預(yù)壓

為了確保支架安全，消除非彈性變形和沉降，測定支架彈性變形量，按施工工藝要求和設(shè)計圖紙的要求，需要對支架進行預(yù)壓且重量為箱梁自重的120%-130%。本橋取箱梁自量的130%計算，預(yù)壓材料選用預(yù)壓袋（蛇皮帶裝土）進行預(yù)壓。

4.1 預(yù)壓荷載的計算

1）翼緣板：

每延米砼量（0.35×2.1/2+2.65×0.328）×1=1.236#8198;7 m3；

每延米重量1.236#8198;7×2.6×1.3=4.18 t；

每平方米重量4.18/2.65=1.577 t。

2）腹板及底板：

每延米砼量（96.318-1.2367×7.5×2）/7.5=10.369 m3；

每延米重量10.369×2.6×1.3=35.047 t；

每平方米重量35.047/6.7=5.23 t 。

4.2 預(yù)壓袋重量的確定

預(yù)壓袋統(tǒng)一購買，經(jīng)現(xiàn)場測試，確定每袋裝滿砂后重1.2 t。

4.3 預(yù)壓每延米預(yù)壓袋的袋數(shù)

1）腹板及底板寬6.7 m范圍內(nèi)5.23/1.2=4.4袋/m2；

2）翼緣板處1.577/1.2=1.3袋/m2。

4.4 預(yù)壓觀測點點位布置

預(yù)壓前在模板上布點，原則上橫向布點不少于5個控制點，縱向在墩頂1/2L、1/4L、3/4L處布設(shè)5排控制點。

4.5 預(yù)壓

從預(yù)壓袋加載完成后每12小時觀測一次，將觀測的數(shù)值記錄到變形觀測表內(nèi)，在變形穩(wěn)定后，卸載前觀察和卸載完成后觀測一次。同樣記錄到變形觀測表內(nèi)。

4.6 變形觀測點的數(shù)據(jù)處理

在變形觀測的數(shù)據(jù)中，加載前（0%荷載）標高值A(chǔ)，加載完成后（100%荷載）標高位B，卸載完成扣（0%荷載）標高C（其中荷載值為箱梁重的90%）。

總變形=A-B， 彈性變形=C-B，非彈性變形=A-C

為了保證邊跨連續(xù)梁的施工質(zhì)量，首要任務(wù)必須進行支架的合理設(shè)計及支架的預(yù)壓數(shù)據(jù)分析。在支架設(shè)計時要充分考慮主要桿件的穩(wěn)定性、剛度、橫向及縱向大枋強度的受力分析，在支架預(yù)壓時充分考慮預(yù)壓重量的確定及對預(yù)壓觀測數(shù)據(jù)的處理。因為對施工支架的設(shè)計考慮得當，施工順利進行，確保施工安全，取得了較好的效益，將為以后高鐵類似工程施工提供重要的參考價值。

參考文獻

[1]朱建軍.連續(xù)梁懸臂施工邊跨現(xiàn)澆段支架設(shè)計[J].鐵道建筑，2011，05.

[2]李廉錕主編.結(jié)構(gòu)力學(xué)(上冊)[M].北京:高等教育出版社，1979．