托架法施工整體式蓋梁的應(yīng)用實(shí)例

申林

【摘要】很多省份特別是四川在山區(qū)公路的建設(shè)中， 40米以上的橋梁設(shè)計(jì)中均采用空心薄壁墩加整體式蓋梁的方式。本文以工程實(shí)例介紹托架法施工整體式蓋梁的施工工藝。

工程概況：該路基開(kāi)挖工程位于廣元市大石鎮(zhèn)，屬?gòu)V陜、廣巴高速公路連接線（吳家浩至張家灣高速公路）工程項(xiàng)目LJ6標(biāo)段，主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為全線按雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度：80km/小時(shí)；路基寬度：整體式路基24.5米；分離式路基12.25米；橋梁設(shè)計(jì)荷載為公路-I級(jí)。

本合同內(nèi)上部結(jié)構(gòu)為40mT梁的兩側(cè)橋墩均為空心薄壁墩接整體式蓋梁，南河大橋3-16#墩、張家灣大橋4-10#墩均為該種結(jié)構(gòu)形式，橋梁墩高為42.3～65.4米。

施工方案：在接近墩柱頂部時(shí)預(yù)埋孔道，墩柱拆模后將鋼箱對(duì)穿于預(yù)埋孔道中。在鋼箱上利用貝雷片搭設(shè)托架，在托架上搭設(shè)施工平臺(tái)進(jìn)行整體式蓋梁施工。如圖所示：

荷載計(jì)算：

1.蓋梁自重（組合系數(shù)取1.2）

主跨：A=3.73m2，L=11.9m，G1=3.73×11.9×2600×10÷1000×1.2=1384.874KN；分配長(zhǎng)度L=11.9m，單側(cè)荷載集度q1=1384.874÷11.9÷2=58.188KN/m；

支點(diǎn)：支點(diǎn)部位屬于橋梁墩身結(jié)構(gòu)處，蓋梁及包邊墩柱砼自重主要由已澆筑的墩身砼承擔(dān)，故不計(jì)算其荷載。

邊跨：平均面積A=（3.73+2.3）÷2=3.015m2，G2=3.015×3.925×2600×10÷1000×1.2=369.217KN；分配長(zhǎng)度L=3.925m，單側(cè)荷載集度q2=369.217÷3.925÷2=47.034KN/m；

2、支架自重

1）貝雷梁：

主跨及邊跨：貝雷梁尺寸為長(zhǎng)×高=3m×1.5m，普通片每片重量0.27t，組合系數(shù)取1.2，單側(cè)采用雙排單層普通型貝雷梁，則貝雷梁自重q3=2×270×10÷1000×1.2=6.48KN/m。

2）模板自重：

模板采用鋼模板，按照80kg/m2進(jìn)行計(jì)算；底板寬1.3m，高2.5m；

主跨部位G3=（1.3+2.5×2）×11.9×80×10÷1000×1.2=71.971KN，單側(cè)荷載集度q4=71.971÷11.9÷2=3.024KN/m；

邊跨部位：平均高度=（2.5+1.4）÷2=1.95m，G4=（1.3+1.95×2）×3.925×80×10÷1000×1.2=19.594KN，單側(cè)荷載集度q5=19.594÷3.925÷2=2.496KN/m；

3）分配梁

采用I16工字鋼作為分配梁，間距25cm，其中主跨共48根，每根長(zhǎng)4.5m，自重G5=48×4.5×20.5×10÷1000×1.2=53.14KN，主跨單側(cè)荷載集度q6=53.14÷11.9÷2=2.23KN/m；邊跨單側(cè)G6=15×4.5×20.5×10÷1000×1.2=16.6KN，邊跨單側(cè)荷載集度q7=16.6÷3.925÷2=2.12KN/m；

3、施工荷載

施工荷載按照計(jì)算手冊(cè)取值：其中人員、機(jī)具等取1.0Kpa，傾倒混凝土取4Kpa，振搗混凝土取2.0Kpa，合計(jì)7Kpa；單側(cè)每延米荷載集度q8=7×1×1.3÷2=4.55KN/m；

4、荷載布置

主跨：恒載q1=58.188KN/m， 支架及施工動(dòng)荷載合計(jì)=16.284KN/m；分部長(zhǎng)度11.9m；合計(jì)q主=74.472 KN/m；

邊跨：恒載q2=47.034KN/m，支架及施工動(dòng)荷載合計(jì)=15.646KN/m，合計(jì)q邊=62.68KN/m；分部長(zhǎng)度3.925m；

支點(diǎn)附近：支點(diǎn)附近只計(jì)貝雷梁荷載，共計(jì)6.48KN/m；

荷載布置示意圖如下：

圖1.貝雷主梁荷載布置示意圖

內(nèi)力計(jì)算：

根據(jù)上述荷載布置示意圖，計(jì)算結(jié)果如下：

圖2.彎矩計(jì)算圖（KN.m）

最大彎矩Wmax=1106KN.m，雙排單層貝雷梁允許抗彎承載力M=1576.4KN.m，即單側(cè)使用雙排單層貝雷梁，其抗彎承載力滿足要求；

圖3.剪力計(jì)算圖（KN）

最大剪力Fsmax=450.53KN，雙排單層貝雷梁允許抗剪承載力Fs=490.5KN，即單側(cè)使用雙排單層貝雷梁，其抗剪承載力滿足要求。

支點(diǎn)預(yù)埋件受力計(jì)算：

根據(jù)支點(diǎn)反力比較大等實(shí)際情況，支點(diǎn)預(yù)埋件采用2[32槽鋼焊接成鋼箱，雙排單側(cè)貝雷梁寬80cm，故預(yù)埋鋼箱伸出90cm即可；

1、抗剪計(jì)算：

查表知，單根[32槽鋼，其抗彎慣性矩I=7598.06cm4，該類鋼箱其抗彎慣性矩I=2×（2×7598.06+1×（32-1.4×2）^3）÷12=34541.76cm4（兩個(gè)鋼箱并在一起）。

τ=Fqmax×S*zmax÷I÷b=704KN×48.5×8÷34541.76÷17.6=0.45KN/cm2=4.5Mpa<[τ]=85Mpa（按Q235a鋼選?。？辜魪?qiáng)度滿足要求。

2、抗彎計(jì)算：

支點(diǎn)最大作用力F=704KN，最大彎矩M=704÷2×0.8=281.6KN.m；上述計(jì)算知I=34541.76cm4，σ=281.6×32÷2÷34541.76=130Mpa（其中注意換算單位）<[σ]=145Mpa（按Q235a鋼選取），故鋼箱抗彎強(qiáng)度滿足要求；

分配梁受力計(jì)算：

分配梁采用I14工字鋼作為分配梁，查表知Ix=1127cm4，Wx=141cm3，Yx=1.89cm，根據(jù)受力情況，可求出主跨荷載總和為：F總=q主l=74.472×11.9×2=1772.43KN，單根工字鋼受力：F單=1772.43÷48=36.92KN，分配梁有效跨徑L=2.675m，均布荷載q=28.4KN/m，分配梁受力情況如下圖所示：

圖4：分配梁受力示意圖（單位：m）

1、抗剪計(jì)算：

根據(jù)受力圖，可求出支點(diǎn)處剪力Fmax=F支=F跨中=18.46KN，τ=Fmax×S*zmax÷I÷b=18.46÷14÷88=0.015KN/cm2=0.15Mpa<[τ]=85Mpa（按Q235a鋼選?。?。抗剪強(qiáng)度滿足要求。

2、抗彎計(jì)算：

跨中最大作用力Fmax=F支=F跨中=18.46KN，最大彎矩M=F（a+l/2）-1/8ql2=18.46×（0.738+1.3/2）-1/8×28.4×1.3×1.3=19.6KN.m；上述計(jì)算知I=1127cm4，σ=19.6×16÷2÷1127=139Mpa（其中注意換算單位）<[σ]=145Mpa（按Q235鋼選?。史峙淞嚎箯潖?qiáng)度滿足要求。

結(jié)論分析

1、上述貝雷梁抗彎承載力、雙鋼箱抗剪承載力及抗彎承載力分配梁抗剪承載力及抗彎承載力均滿足要求，該方案可行，蓋梁施工可一次性澆筑成型。

2、由于鋼箱受力較復(fù)雜，實(shí)際施工時(shí)預(yù)埋的鋼箱應(yīng)對(duì)穿墩身，即左右兩側(cè)鋼箱為一體，設(shè)置雙鋼箱，兩側(cè)鋼箱受力轉(zhuǎn)移給整個(gè)墩身砼；這樣在墩身混凝土根部不易開(kāi)裂，平衡掉外部荷載，安全隱患較小。

3、在鋼箱支點(diǎn)，貝雷梁采用加強(qiáng)片。

4、施工過(guò)程中加強(qiáng)貝雷梁的橫向連接，確保兩側(cè)貝雷梁整體受力，墩柱同側(cè)雙排貝雷梁采用標(biāo)準(zhǔn)支撐架連接，墩柱兩側(cè)貝雷梁采用螺紋鋼連接，以保證貝雷梁的整體穩(wěn)定性。

施工中注意事項(xiàng)：

1、孔道預(yù)埋

柱墩施工到最后一模時(shí)，按照整體式蓋梁施工圖尺寸預(yù)埋孔道。

2、對(duì)穿鋼箱

墩柱拆模后，將加工好的鋼箱對(duì)穿于預(yù)埋孔道之中。鋼箱采用2顆32槽鋼對(duì)焊而成，注意在兩槽鋼中間加焊加勁鋼板。

3、桁片吊裝

如塔吊起重能力滿足，可單側(cè)一次性起吊，也可先起吊中間5片，后起吊兩端梁片。如塔吊起重能力不滿足，在墩柱頂部預(yù)埋天車，利用可采用卷?yè)P(yáng)機(jī)起吊。

4、混凝土澆筑

由于整體式蓋梁自重大，混凝土澆筑不宜過(guò)快，不宜采用輸送泵進(jìn)行澆筑。適當(dāng)控制澆筑速度，在澆筑混凝土的過(guò)程中，注意觀測(cè)梁中變形情況及各支點(diǎn)、貝雷片連接點(diǎn)的連接情況，如有問(wèn)題立即停止?jié)仓?/p>

結(jié)論：采用貝雷梁作為托架施工整體式蓋梁具有施工簡(jiǎn)便，托架變形小，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。特別是采用對(duì)穿鋼箱，操作更加簡(jiǎn)便。在整體式蓋梁施工中具有參考利用價(jià)值。