超寬超重變截面跨河道現(xiàn)澆箱梁落地支架施工

邱 新 強

(山東省昌邑市縣鄉(xiāng)公路管理處，山東 昌邑 261300)

超寬超重變截面跨河道現(xiàn)澆箱梁落地支架施工

邱 新 強

(山東省昌邑市縣鄉(xiāng)公路管理處，山東 昌邑 261300)

介紹了超寬超重變截面連續(xù)箱梁采用落地支架現(xiàn)澆施工技術(shù)的制定和實施的方案，全面敘述了落地支架的各項指標檢算、支架搭設(shè)以及保證措施，最終取得了良好的施工效果。

超寬超重箱梁，河道，落地支架施工

目前，我國高速公路的建設(shè)越來越多，高速公路建設(shè)中的橋梁建設(shè)任務(wù)相對加大。但是，現(xiàn)在我國的橋梁工程建設(shè)施工中出現(xiàn)了一些問題。因此，研究大跨徑變截面連續(xù)箱梁施工具有重大意義。

1 工程簡介

某高速公路大橋現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)形式為一聯(lián)單箱單室(30+45+30)m的變截面現(xiàn)澆連續(xù)梁，橋梁寬度為單幅13.1 m，高度1.5 m～2.5 m不等。其中一跨30 m的現(xiàn)澆箱梁位于河上，該河流下3 m處為弱風化巖層，針對高速公路施工工期短，質(zhì)量要求嚴等特點。在確保質(zhì)量的情況下，如何快速施工大跨度、變截面、大體積鋼筋混凝土連續(xù)現(xiàn)澆箱梁成為該大橋的控制要點。為加快施工進度，在河流上改懸灌澆筑為落地支架澆筑。

2 施工方案的比選

1)根據(jù)現(xiàn)有器材和現(xiàn)澆箱梁的施工經(jīng)驗，在初步的方案比選過程中主要考慮了菱形掛籃施工方案、鋼管樁貝雷片碗扣式腳手架施工方案、鋼管腳手架工字鋼施工方案(落地支架施工方案)。

2)比選的指標。方案比選主要從方案的可行性、安全性、工期、臨時工程量及設(shè)備、器材投入的大小等方面進行。

3)制定各種形式的具體方案。方案制定的主要做法是:根據(jù)工程地質(zhì)條件要求、現(xiàn)澆梁的截面尺寸、高度、跨度確定;根據(jù)支墩跨度確定支墩基礎(chǔ)所受荷載，主要包括梁體重量、模板、支架及施工荷載;根據(jù)地質(zhì)條件及荷載確定基礎(chǔ)形式并計算基礎(chǔ)尺寸。

a.菱形掛籃方案:跨河流段采用懸灌法施工，懸灌法多采用菱形掛籃進行施工，而掛籃具有制作工藝復雜，配重需要適時不斷調(diào)整，變截面段標高不易控制，施工速度慢，合龍段高差不易控制、制造成本高等特點。b.鋼管樁貝雷片碗扣式腳手架施工方案:利用鋼管將貝雷片架立地面，然后在貝雷架上支立碗扣件，構(gòu)成支架。該支架利用貝雷片代替基礎(chǔ)處理，材料周轉(zhuǎn)利用率高，適用性強，安全可靠，但材料投入較大。c.落地支架施工方案:用普通的φ48鋼管作支撐，上面鋪設(shè)工字鋼，工字鋼上采用碗扣件形成滿堂腳手架，該方案的優(yōu)點是受力均勻，安拆方便，臨時工程量小，工期可以保證，同時由于下沉均勻，便于控制箱梁線性。

由于本橋地質(zhì)良好，河流常水位較淺，30 m段內(nèi)常水位平均約為30 cm～50 cm，水位下2 m處為弱風化巖層，適宜于支架施工，支架施工具有搭設(shè)速度快，標高易于控制，成本低，在滿足地基承載力要求的情況下，是施工現(xiàn)澆梁改良的施工方法。

通過各項指標的比較(見表1)，初步選定了落地支架施工方案。

表1 方案指標對比表

3 落地支架施工工藝

1)河道基礎(chǔ)處理。根據(jù)地質(zhì)勘測情況和地質(zhì)承載力的檢算，采用如下的施工方法對河流段進行處理，在河流上插打φ48普通鋼管作為臨時支撐，鋼管布設(shè)為順橋向底板間距為30 cm×30 cm，共搭設(shè)3排，形成梅花點布置，支架間距平均為縱橫向30 cm，構(gòu)成矩形柱，橫向搭設(shè)為翼緣板處3.3 m×6.5 m×3.3 m，共4道。

2)排架之間每4排用φ48鋼管作斜撐，搭設(shè)成45°角的剪刀撐。

3)支架搭設(shè)完畢后，上面沿縱向鋪設(shè)15 cm×15 cm的方木每側(cè)5排，方木上沿橫向鋪設(shè)Ⅰ40C工字鋼，每60 cm鋪設(shè)一道縱向工字鋼，方木與工字鋼之間用連接件連接牢固，縱向工字鋼上沿橫向鋪設(shè)15×15方木，方木間距為30 cm，橫向方木上按支架搭設(shè)距離鋪設(shè)縱向方木，整個支架形成受力均勻的簡支梁。

4)在方木與橫梁工字鋼的交叉點處搭設(shè)WJD碗扣式腳手管，腳手管用天地托支撐在方木上，在腳手管頂端用天地托鋪設(shè)方木兩道和60×80方木，用天地托對箱梁結(jié)構(gòu)進行找坡與起拱。

普通支架搭設(shè)步驟:a.測量放出縱軸兩側(cè)最外邊線。b.鋪設(shè)10×10方木。c.在兩側(cè)用墨線彈出支架搭設(shè)邊線，保證立管架設(shè)時呈一條直線，使每根立管依次而立，在橫軸外側(cè)線交點處，安放第一根鋼管，并離底部200 m處用直角扣件連接縱橫鋼管。d.立管在離水面1.2 m高度內(nèi)搭設(shè)縱橫向水平聯(lián)系鋼管，立管用φ48鋼管及扣件連接。e.測標高，分別按90 cm間隔用粉筆標在每根鋼管上。f.頂部鋼管應嚴格控制標高。g.支架搭設(shè)好以后，按設(shè)計荷載進行預壓檢測:逐段施加荷載至設(shè)計荷載，對測點每隔2 h進行一次觀測，利用7 d時間完成。

4 6.5 m跨落地支架方案計算

材料用量：1)6 m長150×150方木共需180根。2)縱梁:用12 m長40C工字鋼，每跨需要30根。3)φ48鋼管支架需要500根。

5 計算說明書

1)支架承載力計算：500×40 kN(查表)=20 000 kN。

2)箱梁半幅總質(zhì)量:箱梁鋼筋總質(zhì)量(半幅)(17 250.9×240 830+30 025.2)×0.5=144 053 kg。

混凝土總質(zhì)量(半幅)894.5×2.45=2.191 5×106kg。

鋼絞線(半幅)44 527.15 kg。

模板質(zhì)量估計為5 000 kg。

總質(zhì)量為:144 053+2.191 5×106+44 527.15+5 000=2 385 080 kg。

3)箱梁每延米平均荷載:

q=(2 385 080/105×13.1)×9.8×10-3=17 kN/m。

4)經(jīng)驗算鋼管支架滿足要求。

5)梁跨中最大彎矩為:

Mmax=1/8ql2=1/8×17×8.12=139.42 kN·m。

鉸接處最大剪力值:

Vmax=1/2ql=1/2×17×8.1=68.85 kN。

6)初選截面:

梁所需的載面抵抗矩為:

W=Mmax/σW=139.42/145×103=9.6×102cm3。

σW為A3鋼的彎曲應力。

根據(jù)熱軋普通工字鋼截面表可查出Ⅰ40C型工字鋼符合要求，同時可得出:Ⅰ40C工字鋼截面特性:

截面慣性矩Ix=23 847 cm3。

截面抵抗矩Wx=1 192.4 cm3。

半截面面積矩Sx=711.2 cm3。

腹板厚度σ=14.5 mm。

140C梁自重為q=0.801 2 kN/m。

7)對所選工字鋼截面進行驗算:

梁自重所產(chǎn)生彎矩值:

Mg=1/8×0.801 2×8.12=6.57 kN·m。

總彎矩值:Mx=Mmax+Mg=139.42+6.57=145.99 kN·m。

彎矩正應力:

σ=Mx/Wx=145.99×103/(1 192.4×10-6)=122.43 MPa<145 MPa。

鉸接處總剪力值:

Qx=68.85+0.5×0.801 2×8.1=72.09 kN。

Tmax=Qx×Sx/(Ix×δ)=(72.09×711.2)/(23 847×14.5)=14.82 MPa<1.3×85 MPa(85 MPa為A3鋼剪應力設(shè)計值)。

8)梁跨中撓度計算:

梁單位長度的荷載:

q=17+0.801 2=17.801 2 kN/m。

ω=5ql4/(384EIx)=(5×17.801 2×8.14×103)/(384×2.1×105×238 47)=19.9 mm<1/400=8 100/400=20.25，剛度能夠滿足要求。

6 安全措施

1)插打鋼管采用人工插打，搭設(shè)馬凳，打至弱風化巖層為止。2)工字鋼用φ25螺紋鋼進行橫向連接，每1.5 m一道，采用雙面焊接。3)為保證整體受力穩(wěn)定，在工字鋼上滿鋪設(shè)木膠板，使之形成一受力均勻穩(wěn)定的整體。

7 施工效果及體會

該大橋澆筑現(xiàn)澆梁混凝土，通過沉降觀測，支架穩(wěn)定性較好，沉降量在1.8 cm～2.0 cm，完全滿足施工規(guī)范要求。同時也為類似工程施工提供了簡便快捷的施工方法，具有一定的推廣價值。

[1] 王 震.橋梁主橋合龍段施工工藝分析[J].黑龍江交通科技，2011(8)：95-96.

[2] 張新旺.現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁施工技術(shù)探討[J].平頂山工學院學報，2004(2)：131-132.

Discussion on cast-in-situ box girder landing bracket construction of ultra-wide overweight varying section river

Qiu Xinqiang

(ShandongChangyiCountyRuralHighwayAdministrationDepartment,Changyi261300,China)

The thesis introduces cast-in-situ box girder landing bracket construction technology formulating and implementation scheme of ultra-wide overweight varying section river, comprehensively describes various landing bracket indicators checking, bracket erection and guarantee measures, and finally achieves good construction effect.

ultra-wide overweight box girder, river, landing bracket construction

2015-04-26

邱新強(1981- )，男，工程師

1009-6825(2015)19-0179-03

U448.213

A