古峪溝高架橋整體式蓋梁無(wú)落地支架施工技術(shù)

摘要：蓋梁無(wú)落地支架施工技術(shù)是利用已經(jīng)施工完畢的鋼筋混凝土墩柱作為豎向承重結(jié)構(gòu)，是能夠避免搭設(shè)支架的一種施工技術(shù)。文章結(jié)合忻阜高速公路古峪溝高架橋整體式蓋梁無(wú)落地支架施工實(shí)例，闡述了該施工技術(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵施工工藝。

關(guān)鍵詞：高架橋蓋梁；無(wú)落地支架；滿堂落地支架

中圖分類(lèi)號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）12-0080-02

1 工程概況

古峪溝高架橋是忻州至阜平高速公路忻州～長(zhǎng)城嶺段的控制性工程，位于五臺(tái)縣東冶鎮(zhèn)附近古峪溝內(nèi)。古峪溝高架橋全長(zhǎng)3360m，雙向四車(chē)道，跨徑為35m和36.67m兩種，右前夾角為90°。上部結(jié)構(gòu)為裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩為圓柱墩，橋臺(tái)為柱式臺(tái)，基礎(chǔ)分別為挖孔灌注柱和鉆孔灌注樁。除古峪溝高架橋1～13號(hào)墩下部為雙柱式墩柱結(jié)構(gòu)外，其余均為三柱式結(jié)構(gòu)，墩柱采用C30鋼筋混凝土，墩柱上方為整體式蓋梁。蓋梁是長(zhǎng)23.5m、寬2m、高2m的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，蓋梁混凝土為91.12m3。古峪溝高架橋沿古峪溝而設(shè)置，溝內(nèi)軟弱泥層較厚且兩次跨越臺(tái)忻旅游公路，梁底距溝底凈高10～35m不等。蓋梁自重大、凈空高、跨度較大，溝底承載力小，成為本工程的施工難點(diǎn)。

2 無(wú)落地支架與滿堂落地支架比較

第一，蓋梁施工要求支架安全穩(wěn)定、變形量小、經(jīng)濟(jì)合理、切合工程實(shí)際、操作簡(jiǎn)便。

第二，古峪溝高架橋蓋梁施工時(shí)為5～8月份，上游水庫(kù)的滲水、雨水及附近村莊的生活廢水全部經(jīng)此古峪溝排出，如采用滿堂落地支架（以下簡(jiǎn)稱滿堂支架）存在以下缺點(diǎn)：（1）溝內(nèi)軟弱泥層較厚，進(jìn)行滿堂支架基礎(chǔ)處理費(fèi)工費(fèi)時(shí)且將大幅增加工程成本；（2）滿堂支架高度大部分為25m左右，支架高、投入大、安裝時(shí)間長(zhǎng)且穩(wěn)定性較差；（3）滿堂支架基礎(chǔ)如處理不到位，支架整體沉降及出現(xiàn)的不均勻沉降容易造成工程質(zhì)量事故。

第三，無(wú)落地支架能全面解決滿堂支架的缺點(diǎn)，利用已施工完畢的墩柱作為堅(jiān)向承重結(jié)構(gòu)，在墩柱適當(dāng)位置處預(yù)留鋼棒作為挑梁，在挑梁上安裝I56a工字鋼作為縱梁，縱梁上安裝I16工字鋼作為橫梁，其上再搭設(shè)10cm×10cm方木及1.5cm厚竹膠板做底模，如圖1所示。

第四，支架支撐體系搭設(shè)完畢后進(jìn)行預(yù)壓試驗(yàn)，其作用是：（1）檢驗(yàn)支架設(shè)計(jì)是否合理，安裝是否牢固可靠。（2）消除支架的非彈性變形。

3 無(wú)落地支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

3.1 計(jì)算用參數(shù)說(shuō)明

3.1.1 鋼棒的材質(zhì)為Q235鋼。彎曲應(yīng)力[б]=145MPa，剪應(yīng)力[τ]=85MPa，彈性模量E=2.1×105MPa，容重γ=78.5kN/m3。

3.1.2 工字鋼材質(zhì)為16Mn鋼。彎曲應(yīng)力[б]=210MPa，剪應(yīng)力[δ]=120MPa，彈性模量E=2.1×105MPa，容重γ=78.5kN/m3。

3.2 縱梁及挑梁計(jì)算

3.2.1 荷載計(jì)算。

（1）蓋梁鋼筋混凝土自重：G1=91.12m3×25.5kN/m3=2324kN（本計(jì)算中鋼筋混凝土自重取25.5kN/m3）。

（2）模板自重：G2=200kN。

（3）工字鋼自重：G3=92kN（橫梁采用I16工字鋼，間距60cm，每根長(zhǎng)3m，共需34根?？v梁采用I56a工字鋼，每根24m，共需2根）。

（4）風(fēng)、雪、地震荷載不計(jì)：底模肋木為10×10cm方木，均布8道，竹膠板厚1.5cm?？紤]混凝土澆筑時(shí)的振搗及其他施工荷載取安全系數(shù)為1.1，則所有荷載合計(jì)為G=（G1+G2）×1.1+G3=（2324+200）×1.1+92=2868.4kN。

3.2.2 縱梁計(jì)算?？v梁采用I56a工字鋼2根，每根縱梁長(zhǎng)24m，蓋梁長(zhǎng)23.5m，假定縱梁為簡(jiǎn)支狀態(tài)且承受均布荷載，則每根縱梁承受的線荷載q=2868.4kN÷23.5m÷2=61kN/m，其受力狀態(tài)及彎矩詳見(jiàn)圖2：

MA=MC=1/2×q×l2=1/2×61×2.752=230.7kN·m

MB=1/8×q×l2-MA=1/8×61×92-230.7=386.9kN·m

查I56a工字鋼的截面抵抗矩Wx為2342cm3，截面慣性矩Ix為65576cm3，則：

彎曲應(yīng)力σ=MB/Wx=386.9kN·m/2342cm3=165.2MPa<210MPa，滿足要求。

最大撓度f(wàn)max=5ql4/（384×EI）-ql2a2/（16×EI）=5×61×94/（384×2.1×105×65576×10-8）-61×92×2.752/

（16×2.1×105×65576×10-8）=20.9mm<[f]=L/400=9000/

400=22.5mm，滿足要求。

3.2.3 挑梁計(jì)算。由于挑梁的支撐點(diǎn)為6點(diǎn)且為對(duì)稱布置，則每個(gè)挑梁承受的荷載相同，即Gt=G÷6=2868.4kN÷6=478.1kN。

根據(jù)公式（A為鋼棒面積）

則τ=478100N÷（∏×r2）=[τ]=85MPa

求得，鋼棒半徑最小值為r=42.3mm。

縱梁I56a工字鋼必須緊貼墩柱，即受力點(diǎn)距墩柱側(cè)為工字鋼寬度的一半，為79mm，則彎矩為M=478100N×0.079m=37769.9N·m。

根據(jù)公式б=M/W

則б=M/W=37769.9N·m/（∏×D3/32）=[б]=145MPa

求得，鋼棒最小直徑為D=0.138m=138mm。

由以上計(jì)算可知，需采用直徑150mmQ235鋼棒。

3.3 橫梁計(jì)算

橫梁計(jì)劃采用I16工字鋼，橫梁受力長(zhǎng)度為蓋梁寬度即2m，假定橫梁間距為l，則橫梁承受的均布荷載qh=2ql/2m=2×61kN/m×l/2m=61l。

查I16工字鋼的截面慣性矩Ix為1127cm4，彈性模量E=2.1×105MPa，則：

撓度f(wàn)=5qhl4/（384×EI）=5×61l×24/（384×2.1×105×

1127×10-8）=[f]=L/400=2000/400=5mm

求得l=0.931m，即l小于0.931m即可滿足要求。

查I16工字鋼的截面抵抗矩Wx為140.9cm3，則：

彎曲應(yīng)力σ=M/Wx=1/8×qh×l2/140.9=1/8×61×103l×

22/140.9=[б]=210MPa

求得l=0.984m，即l小于0.984m即可滿足要求。

由以上計(jì)算可知，橫梁間距采用0.6m設(shè)置，滿足

要求。

3.4 穩(wěn)定措施

I56a工字鋼出廠時(shí)每根長(zhǎng)度為12m，因縱梁長(zhǎng)度為24m，接頭必須放置在中間墩柱，接頭采用5根螺栓固定。

為保持縱梁穩(wěn)定，在兩根縱梁腹部每間隔2m打孔設(shè)置對(duì)拉桿加以固定。

4 挑梁預(yù)留孔洞埋設(shè)要求

（1）挑梁預(yù)留孔洞位于墩柱內(nèi)，挑梁位置需經(jīng)詳細(xì)計(jì)算，其位置不得出現(xiàn)偏移、歪斜、堵塞等現(xiàn)象。

（2）挑梁采用直徑150mm鋼棒，預(yù)留孔洞采用直徑200mmPVC管，PVC管內(nèi)裝粗砂，兩頭塞土工布用塑料膠帶包裹嚴(yán)密。由于PVC管較長(zhǎng)，故需采用U型鋼筋卡加以

固定。

（3）施工完畢后抽出鋼棒，采用微膨脹混凝土塞緊抹平孔洞。

5 卸落裝置

卸落裝置一般采用砂箱或可調(diào)頂托。砂箱法主要優(yōu)點(diǎn)是比較經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是底模高程調(diào)節(jié)麻煩，需現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員仔細(xì)測(cè)量計(jì)算；頂托法施工方便，但需要投入大量頂托，成本較高。綜合考慮兩種方法，采用砂箱符合工程實(shí)際。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）無(wú)落地支架施工不需要基礎(chǔ)處理，搭設(shè)蓋梁支撐系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，該施工方法避免了滿堂支架軟基處理不到位容易造成總體沉降和不均勻沉降的問(wèn)題。

（2）在高墩柱蓋梁施工時(shí)，無(wú)落地支架比滿堂支架施工可大量減少支架和人工的投入，節(jié)約施工成本，工程進(jìn)度明顯加快。

（3）無(wú)落地支架施工為跨越河流、溝谷、公路、鐵路等安裝落地支架困難情況下的蓋梁施工提供了一種經(jīng)濟(jì)合理，推廣價(jià)值較高的施工方法，尤其適用于山嶺區(qū)高速公路橋梁下部施工。

（4）無(wú)落地支架施工技術(shù)在古峪溝高架橋得到了成功應(yīng)用，從而再次驗(yàn)證了此技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷，具有極高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2] 楊文淵，徐.簡(jiǎn)明公路施工手冊(cè)（第三版）[M].北京：人民交通出版社.

[3] 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTG/TF50-2011）[S].

作者簡(jiǎn)介：陳雷（1983—），男，河北新樂(lè)人，中鐵十五局集團(tuán)第五工程有限公司助理工程師，研究方向：公路工程。

（責(zé)任編輯：文 森）