48m簡支箱梁現(xiàn)澆組合支架設(shè)計與施工技術(shù)

梁兵 LIANG Bing

（中鐵二局集團有限公司六公司，成都 610200）

（China Railway ERJU Group 6th Co.，Ltd.，Chengdu 610200，China）

48m簡支箱梁現(xiàn)澆組合支架設(shè)計與施工技術(shù)

梁兵 LIANG Bing

（中鐵二局集團有限公司六公司，成都 610200）

（China Railway ERJU Group 6th Co.，Ltd.，Chengdu 610200，China）

成蒲鐵路成都西特大橋569#-577#墩跨金馬河，梁部結(jié)構(gòu)為8孔48m簡支箱梁，墩高11m-17m。為確保8孔48m簡支箱梁在枯水季節(jié)施工完成，經(jīng)過分析、論證采用擴大基礎(chǔ)+螺旋鋼管+貝雷桁架組成的支架施工方案。經(jīng)過實踐證明，可為類似工程提供參考經(jīng)驗。

48m簡支箱梁；擴大基礎(chǔ)；螺旋鋼管；卸落砂筒；貝雷桁架

1 工程概況

成蒲鐵路成都西特大橋569#-577#墩為8孔48m簡支箱梁，位于四川省成都市溫江區(qū)金馬河，金馬河的河床平均寬度為：300-400米之間，平均比降5001‰，本河段比降為：3.7‰，Q1=4190m3/s、H1=512.67m，兩岸地勢開闊平坦，距橋址上游100米處有新建的三級閘壩一座。河床地質(zhì)主要為卵石土（Q4al+pl）、漂石土（Q4al+pl）。

569#-577#墩墩身高度分別為 13m、13.5m、14.5m、15.5m、16.0m、17.0m、15.5m、14.5m、11.0m，569# 墩、577#墩采用高低禾型墩，570#～576#墩均采用禾型墩。

梁體為單箱單室、等高度、等截面斜腹板箱梁，梁體全長47.9m，梁體外側(cè)梁高為：3.882m，梁中心線處梁高為3.8m，線路中線處梁高為3.844m。箱梁頂板寬度11.4m，底板寬度：5.8m。頂板厚34cm，各梁端頂板厚由34cm漸變至60cm；全橋底板厚30cm，各梁端處底板厚由30cm漸變至80cm；腹板平均厚51.35cm，各梁端處腹板厚由平均51.35cm漸變至77.27cm。梁體在支座處設(shè)橫隔板，全聯(lián)共設(shè)2道橫隔板，橫隔板中部設(shè)有孔洞，以利于檢查人員通過。

2 方案選擇

成蒲鐵路成都西特大橋569#-577#墩8孔48m簡支箱梁。在國內(nèi)跨越河流的48m簡支箱梁常采用移動模架施工，但移動模架施工的施工進度較慢，且移動模架的加工周期長。為確保施工工期、且施工期間為枯水季節(jié)，經(jīng)過對施工條件的勘察、分析、討論，確定采用擴大基礎(chǔ)+螺旋鋼管+貝雷桁架組成的支架施工方案。

3 支架設(shè)計

支架采用單層貝雷桁架跨孔的方式，其跨距為（13.5+1.50+10.5+1.5+13.6）m，支架的基礎(chǔ)采用擴大基礎(chǔ)，立柱采用螺旋焊接鋼管，頂橫梁采用2I45a工字鋼。方案總圖如圖1所示。

圖1 支架方案總圖

3.1 支架基礎(chǔ)設(shè)計 金馬河大橋要求在枯水季節(jié)進行施工，并對河道進行臨時匯水改移，基礎(chǔ)無大的水流沖刷，且地質(zhì)資料顯示：人工填筑土（Q4ml），主要為沿河岸兩側(cè)的填土，厚6m左右；卵石土（Q4al+pl）：分布于河流兩岸，厚2～15m；漂石土（Q4al+pl）：主要分布于現(xiàn)代河床。因此支架基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土條形擴大基礎(chǔ)上，基礎(chǔ)寬度為2.8m，厚度為2m，長度11.4m，基礎(chǔ)底面設(shè)置一層Φ20mm鋼筋網(wǎng)片，網(wǎng)片鋼筋橫向間距15cm，縱向間距15cm，鋼筋網(wǎng)片保護層厚度控制在5cm左右?；A(chǔ)頂面預(yù)埋65×65cm，厚度為2cm的鋼板，鋼板下采用錨固鋼筋進行錨固，預(yù)埋鋼板間距為（2.0+2.5+2.5+2.0）m。

3.2 立柱及縱橫梁設(shè)計 支架立柱采用外徑φ47.8cm，壁厚1cm的螺旋鋼管。螺旋鋼管立柱縱向設(shè)置6排，其跨距為（13.5+1.50+10.5+1.5+13.6）m，橫橋向設(shè)置 5道鋼管立柱其跨距為（2.0+2.5+2.5+2.0）m。鋼管頂部設(shè)置卸落砂筒，以調(diào)節(jié)支架高度滿足施工要求。卸落砂筒頂部在橫橋向設(shè)置雙肢I45a工字鋼，工字鋼頂部沿縱橋向設(shè)置單層組合形式貝雷梁，橫橋向共布設(shè)5組，其翼板處跨距為（90+75）cm，腹板處跨距為（45+45）cm，底板處跨距為（90+90）cm。貝雷梁頂設(shè)橫向I14工字鋼作為橫向分配梁,間距為80cm；最后在I14工字鋼分配梁上鋪設(shè)10#枋木作為縱向分配梁，仿木位于腹板區(qū)域間距為20cm，其它區(qū)域為30cm，直接在枋木上鋪設(shè)20mm厚的竹膠板作為底模板，側(cè)模采用桁架式定制鋼模板，內(nèi)模采用木模板拼裝而成。

4 支架結(jié)構(gòu)計算

4.1 荷載取值及荷載分布 整個現(xiàn)澆支架的檢算標準荷載如下：

①模板及支架自重：模板和支架的自重按照梁體混凝土的3%計算；

②新澆砼自重：C55鋼筋混凝土q2=26 KN/m3；

③傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載：q3=3 KN/m2；

④搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q4=2 KN/m2；

⑤施工人員、施工料具運輸、堆放荷載：q5=2.5 KN/m2。

根據(jù)《鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程》，采用承載力能力極限狀態(tài)法對支架結(jié)構(gòu)受力檢算，所有荷載應(yīng)乘以荷載分項系數(shù)（恒載乘以1.2倍系數(shù)，荷載乘以1.4倍系數(shù)）。

根據(jù)48m簡支箱梁的結(jié)構(gòu)形式將箱梁分為幾個區(qū)域，具體見表1。

表1

4.2 縱向分配梁（貝雷梁）檢算 支架最不利情況現(xiàn)取跨中最大跨徑13.6m，最不利荷載為q=1.2×q恒+1.4×q活q=87.1kN/m按簡支梁對其進行受力檢算。

貝雷梁受力滿足要求。

4.3 橫向分配梁（2I45a工字鋼）檢算

橫梁按多跨連續(xù)梁進行模擬計算，其計算模型如圖2所示。

圖2 橫向分配梁計算模型圖

采用MIDAS軟件計算得：Qmax=440+187=627kN，Mmax=158kN·m

結(jié)論：2I45a工字鋼橫向分配梁滿足要求。

4.4 鋼管立柱檢算

①按照2I45a工字鋼橫向分配梁的計算結(jié)果可知螺旋鋼管的最大軸力：P=627KN

②鋼管柱驗算。

采用外徑φ47.8cm，壁厚1cm的無縫鋼管，其相關(guān)特性如下：

計算長度（取0.7系數(shù)）：l=17×0.7=11.9m（按鋼管立柱最大高度為17m進行考慮）

鋼管立柱強度：

σ=N/Aφ=627×103/(15×0.765)=54.64MPa＜[σ]=145MPa

故螺旋鋼管作為支墩滿足受力要求。

4.5 地基承載力檢算

C30條形基礎(chǔ)基底承受的總壓力：

F=P1+P2=5180+1468.32=6648.32KN

則條形基礎(chǔ)下地基承載力要求為：

（根據(jù)設(shè)計地勘資料可得，河床地質(zhì)為＜10＞卵石土σ=400Kpa，地基稍加處理即可滿足要求）。

5 支架施工

5.1 支架基礎(chǔ)施工 跨中基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土明挖條形擴大基礎(chǔ)，明挖基礎(chǔ)下承載力必須滿足計算要求，基底不平整部分采用碎石填平。兩側(cè)基礎(chǔ)直接利用鋼筋混凝土承臺，并在承臺頂相應(yīng)位置設(shè)置C30混凝土調(diào)高基礎(chǔ)，基礎(chǔ)與承臺之間設(shè)連接鋼筋。

①明挖基礎(chǔ)基坑基底及填筑后的基礎(chǔ)頂面應(yīng)進行地基承載力檢測，要求地基承載力不低于計算要求。

②明挖基礎(chǔ)要求一次整體施工，基礎(chǔ)頂面按照設(shè)計圖紙要求進行預(yù)埋鋼板。

③條形基礎(chǔ)混凝土澆筑之前，必須確保標高無誤及預(yù)埋件設(shè)置位置及數(shù)量滿足相關(guān)設(shè)計要求。基礎(chǔ)澆筑完成后應(yīng)及時進行養(yǎng)護，確?；A(chǔ)混凝土質(zhì)量。

5.2 鋼管立柱加工及運輸

①鋼管立柱采用外徑47.8cm，壁厚1cm的螺旋鋼管，鋼管長度由廠家進行定尺加工。每一根鋼管立柱由兩根鋼管拼接而成，采用法蘭盤及高強螺栓進行連接。

②鋼管立柱進場后，統(tǒng)一在加工場內(nèi)進行連接鋼板的焊接和相互拼接。

③鋼管立柱焊接前，應(yīng)對鋼管的長度、外觀質(zhì)量進行復(fù)核檢查，確認無誤后方可進行連接鋼板的焊接施工；連接鋼板焊接時必須確保鋼板與鋼管之間相互垂直。

④連接鋼板與鋼管之間采用滿焊連接，焊縫高度及寬度均不得小于8mm，焊縫應(yīng)飽滿且無砂眼等缺陷。

⑤每一塊連接鋼板與鋼管之間焊接4塊三角形加強鋼板，要求焊縫飽滿，焊縫的寬度及高度均不得小于8mm。

⑥鋼管立柱與連接鋼板焊接完成后，按設(shè)計將兩根鋼管相互連接為整體，利用運輸車運輸至現(xiàn)場進行安裝；鋼管立柱出場前，應(yīng)對鋼管立柱的焊接質(zhì)量、長度等尺寸進行復(fù)核檢查，并做好相關(guān)檢查記錄。

5.3 鋼管立柱的安裝及連接

①在鋼管立柱安裝前，應(yīng)對條形擴大基礎(chǔ)預(yù)埋鋼板的標高及水平情況進行檢查，并做好相關(guān)檢查記錄。并提前準備各種規(guī)格的薄鋼板用于調(diào)整標高及垂直度。

②鋼管立柱安裝前，混凝土基礎(chǔ)的強度應(yīng)達到設(shè)計強度的50%以上。

③鋼管立柱的安裝采用吊車和塔吊配合進行。

④待鋼管立柱安裝過程中搭設(shè)Φ48×3.5mm鋼管輔助腳手架，用于鋼管立柱之間連接槽鋼的焊接施工；腳手架共搭設(shè)三排，排距按90～120cm布置，縱向間距按120cm布置，步距按180cm布置，同時在四周搭設(shè)剪刀撐，確保腳手架穩(wěn)定可靠；鋼管腳手架的搭設(shè)應(yīng)符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130-2001)相關(guān)要求。

⑤鋼管立柱相互之間采用10#槽鋼進行連接，在其高度方向共設(shè)置3-4道。連接槽鋼在焊接前，應(yīng)事先焊接成整體并作相應(yīng)的端頭切割處理，最后利用塔吊或汽車吊配合人工進行安裝焊接，操作人員在腳手架上搭設(shè)施工平臺；焊接前，應(yīng)對鋼管立柱的垂直度進行復(fù)核檢查，并做好相關(guān)的記錄；要求鋼管立柱與連接槽鋼之間采用雙面滿焊連接，焊縫高度及寬度均不得小于5mm。

⑥兩側(cè)鋼管立柱與墩身之間采用10#槽鋼進行勁性滿焊連接，墩身施工時在相應(yīng)位置預(yù)埋連接鋼板。

5.4 卸落砂筒安裝 卸落砂筒的上下鋼板與鋼管之間采用滿焊連接，焊縫寬度及高度均不得小于1cm。

卸落砂筒在安裝就位前，應(yīng)事先通過現(xiàn)場測量及計算確定砂筒的高度，待高度調(diào)整合適后再吊裝就位，避免工作反復(fù)；施工時砂筒總高度要控制在67.8～77.8cm之間，以確保至少10cm的卸落高度。

卸落砂筒下鋼板與鋼管立柱頂部鋼板采用φ32mm高強螺栓進行連接。

所用細砂應(yīng)經(jīng)過篩、沖洗及干燥處理，以確保順利卸砂。砂筒使用前應(yīng)經(jīng)模擬加載試驗，一方面檢測砂筒是否合格，另一方面獲得細砂壓縮相關(guān)數(shù)據(jù)，為立模標高提供參考依據(jù)。

卸落砂筒高度調(diào)整合適后采用吊車輔助進行安裝。

5.5 雙I45a雙工字鋼橫梁搭設(shè) 待每一組卸落砂筒安裝完成，并確認其標高及垂直度均滿足要求后，即可進行I45a雙工字鋼橫梁的搭設(shè)。

工字鋼橫梁采用塔吊或吊車配合進行安裝；安裝前，事先用鋼板將兩根工字鋼相互連接成一個整體，焊接時應(yīng)注意避開鋼管立柱的位置。

雙I45a工字鋼橫梁應(yīng)相對鋼管立柱頂面鋼板居中放置，工字鋼與鋼板之間不得留有縫隙，否則應(yīng)用薄鋼板進行支墊；工字鋼與每一塊鋼板之間采用4塊15×15×1cm的三角加強鋼板對稱布置并滿焊連接，要求焊縫寬度及高度均不得小于5mm。

5.6 貝雷梁布設(shè) 貝雷梁組合均采用單層三片、單層兩片組合形式。

①所有進場使用的貝雷梁質(zhì)量應(yīng)滿足相關(guān)國家標準或規(guī)范要求，外觀無嚴重銹蝕或變形，否則不得進場使用。

②貝雷梁在橋下事先進行預(yù)拼裝，然后利用汽車吊配合進行吊裝，最后在支架上再進行縱向連接。

③貝雷梁安裝順序宜從中間往兩側(cè)對稱進行，采用汽車吊輔助進行安裝，施工時也可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)整，但應(yīng)控制左右兩側(cè)安裝進度基本對稱。

5.7 I14工字鋼分配梁布設(shè) I14工字鋼分配梁采用汽車吊進行吊裝，同排相鄰工字鋼在側(cè)面采用2根Φ16mm鋼筋進行焊接連接，要求每端焊縫長度不小于5cm。每一排工字鋼縱向間距統(tǒng)一為100cm。

6 結(jié)束語

①在河道中采用擴大基礎(chǔ)+螺旋鋼管+貝雷桁架支架施工，主要考慮河床的地質(zhì)和水文條件，由于金馬河河床地質(zhì)主要為卵石土，且施工期間為枯水季節(jié)，采用適當?shù)膶?dǎo)流不會影響支架法施工。支架基礎(chǔ)需根據(jù)地質(zhì)條件進行確定，如地質(zhì)條件較差可采用在擴大基礎(chǔ)下設(shè)混凝土灌注樁加強地基承載力。

②支架法施工與移動模架法施工主要體現(xiàn)在施工進度上，可先搭設(shè)多孔支架對簡支箱梁進行平行作業(yè)。擴大基礎(chǔ)+螺旋鋼管+貝雷桁架支架施工相對于滿堂支架法施工，支架的搭設(shè)速度快，且施工成本隨支架的高度增加提升幅度較小。

③擴大基礎(chǔ)+螺旋鋼管+貝雷桁架支架施工適用范圍廣，跨度調(diào)整范圍相應(yīng)較大，可適用跨域河流、溝渠、道路等。

④采用卸落砂筒作為支架高度調(diào)節(jié)及落模裝置，大大簡化了常規(guī)的支架法支架頂托高度調(diào)節(jié)及落模裝置，提高了支架系統(tǒng)及模板的周轉(zhuǎn)效率。

[1]趙大昭.客運專線48m簡支箱梁節(jié)段拼裝線形控制技術(shù)[J].上海建設(shè)科技,2013(06).

[2]張紅偉,李文舉,任沖.成蒲鐵路旅客運輸組織模式研究[J].高速鐵路技術(shù),2011(04).

[3]朱克東.大跨度雙層貝雷桁架現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)[J].黑龍江交通科技,2013(07).

48m Simple Box Girder Cast-in-place Combination Bracket Design and Construction Technology

Bridge piers of Chengdu West Extra large bridge 569#-577#of Chengdu-Pujiang Railway cross Jinma River,the beam structure is 8 holes 48m simple box girder,the height of piers are11m-17m.To ensure the 8 hole 48m simple box girder construction is completed in the dry season,the bracket construction program consists of broaden the base,spiral steel pipe and Bailey truss are used after analysis,demonstration.Practice has proved that this construction program can provide reference for similar projects.

48m simple box girder；broaden the base；spiral steel pipe；unloaded off the sand barrel；Bailey truss

梁兵（1979-），男，湖南婁底人，項目總工，工程師，研究方向為橋梁工程。

U445.4

A

1006-4311（2014）11-0097-03