南水北調(diào)干渠某現(xiàn)澆箱梁橋支架施工技術(shù)方案

閆衛(wèi)紅

摘 要：依據(jù)某市新增省道跨南水北調(diào)總干渠橋梁新建工程，簡要介紹了該橋現(xiàn)澆施工工藝及現(xiàn)澆箱梁滿堂支架方案。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，利用MIDAS等分析軟件對支架底模、橫梁、鋼管立柱及地基承載力等進行分析驗算。結(jié)果表明：滿堂支架各部位剛度和強度基本滿足要求，但個別部位安全儲備不足。根據(jù)驗算結(jié)果對該橋支架方案提出了相應(yīng)的處理措施，為橋梁的安全施工提供堅實的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橋梁；現(xiàn)澆箱梁；滿堂支架；施工驗算

中圖分類號：U443.36 文獻標(biāo)志碼：B

文章編號：1000-033X（2016）05-0080-04

Abstract： Based on the construction of a bridge that belongs to an ongoing provincial highway project in X city and spans the canal of South-to-North water diversion project， the construction technology and scheme for full support of cast-in-place box girder were introduced. The analysis software， MIDAS， was applied to check the bearing capacity of the bottom of the supports， beams， steel columns and the foundation. The results show that the full support meets the requirements for rigidity and strength， with some parts lacking emergency capacity. Treatment measures were proposed for the construction scheme of supports， which provides a solid theoretical basis for construction safety.

Key words： bridge； cast-in-place box girder； full support； construction checking

0 引 言

當(dāng)代橋梁建設(shè)技術(shù)得到了長足發(fā)展，在上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋的施工中，滿堂支架法憑借材料易得和拆裝方便等優(yōu)點，成為該類橋梁施工的主要方法之一[1-4]。但該方法如果施工工藝及選材不當(dāng)，易導(dǎo)致事故發(fā)生，如何提高滿堂支架法施工過程中的安全性，是研究人員十分關(guān)注的問題[5-8]。

滿堂支架支撐體系屬多支點支撐體系，實際受力模式為多支點分散荷載，分散后的荷載傳給地基，為避免應(yīng)力過大，設(shè)計時應(yīng)盡量降低對地基承載能力的要求[9-10]。但滿堂支架的受力模式對地基承載力有一定要求，如果地基出現(xiàn)沉陷，將引起穩(wěn)定性等一系列問題，因此施工中要求地基必須具有足夠的承載力[11-13]。同時，支架的承載力和穩(wěn)定性對于橋梁的安全也十分重要，對其進行驗算很有必要。

本文以某市新增省道314跨越南水北調(diào)干渠時采用的現(xiàn)澆箱梁橋為研究對象，根據(jù)滿堂支架搭設(shè)要求進行設(shè)計與計算，介紹連續(xù)箱梁橋施工過程中，滿堂支架應(yīng)著重考慮的問題及注意事項，以期為采用該法施工的工程提供參考。

1 工程概況

新增省道314是河南省“十三五”規(guī)劃路網(wǎng)中的重要組成部分，在河南省干線公路運輸網(wǎng)中占有重要地位。省道314跨南水北調(diào)總干渠橋梁全長為400 m，寬為46 m，雙幅分離式橋梁設(shè)計，單幅橋面寬為22.75 m，上部結(jié)構(gòu)為（65+115+65）m三跨變截面現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。

主橋0#塊梁高為7.2～6.928 m，1#塊梁高為6.928～6.534 m，0#、1#塊一次澆筑；翼板懸臂長為4.125 m，標(biāo)準(zhǔn)段梁高為2.9 m，腹板斜率為1∶4；梁頂寬度為22.75 m。0#塊（8 m）和1#塊（6 m）梁長為14 m，0#塊中橫隔墻厚為4 m，腹板厚為0.8 m，底板厚為1.136～0.864 m，頂板厚為0.8～0.3 m。1#塊腹板厚為0.8 m，底板厚為0.868～0.821 m，頂板厚為0.3 m。

現(xiàn)澆箱梁0#和1#塊采用鋼管和槽鋼式支架施工，鋼管式支架立桿外徑為0.73 m，壁厚為16 mm；槽鋼式支架截面用2根32b槽鋼和截面為10×31×31（mm）的鋼板每3 m焊接一道，成為整體，0#和1# 塊支架如圖1、2所示。

2 施工工藝流程

施工工藝流程按先后順序分別為：地基處理、搭設(shè)支架、全孔預(yù)壓、安裝底模和支座、綁扎鋼筋（底板、腹板、橫梁）、安裝側(cè)模、澆筑底腹板和橫梁、安裝內(nèi)膜、綁扎頂板鋼筋、澆筑頂板混凝土、拆除模板和支架。

2.1 地基處理要求

滿堂支架施工前，基礎(chǔ)的處理是影響其安全性的關(guān)鍵因素之一，對后續(xù)滿堂支架的安全和沉降量大小具有直接影響。

（1）清除原地面表層的耕植土，清除厚度不小于30 cm，并采用壓路機碾壓，壓實度不低于93%。碾壓過程中，出現(xiàn)回彈、沉陷現(xiàn)象的部位須進行換填處理，然后重新碾壓，直至壓實度滿足要求為止。

（2）地基處理完畢后，采用N10輕型觸探儀對其承載力進行實測，實測結(jié)果必須滿足不小于200 kPa的要求。對于不滿足地基承載力要求的，應(yīng)采取換填石渣或澆筑混凝土等措施處理，直至滿足地基承載力要求值。

（3）為在連續(xù)箱梁施工過程中準(zhǔn)確掌握地基沉降量，并將其控制在允許偏差范圍內(nèi)，須對地基進行預(yù)壓處理，通過地基預(yù)壓試驗測試沉陷值，要求地基受荷載后的非彈性沉陷值不大于6 mm。

（4）橋梁地基兩側(cè)設(shè)置60 cm×50 cm的縱向排水邊溝，橫斷面設(shè)置2%橫向排水坡，由橋中心向兩側(cè)排水，橋下地表水通過橫向坡度匯入縱向排水溝后排出場外，避免地基被水浸泡，同時在支架下采取有效措施，以利橋區(qū)排水。

（5）為提高承載能力，地基處理后在其表面澆筑厚度不小于15 cm的C15混凝土，并控制其頂面高程，避免高程變化過大影響支架搭設(shè)。

2.2 支架搭設(shè)要求

根據(jù)支架的荷載對支架桿件各方向間距和搭設(shè)方案進行設(shè)計與驗算。驗算時應(yīng)考慮支架和模板的自重、新澆主梁自重和其他施工荷載，同時還應(yīng)根據(jù)施工期當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件考慮作用在模板和支架上的風(fēng)荷載對支架穩(wěn)定性和強度的影響[14]。

2.3 支架預(yù)壓要求

支架的預(yù)壓是滿堂支架施工中非常重要的工序之一，其目的主要有2個方面：進行承載能力模擬，檢驗支架和地基的強度和穩(wěn)定性，確保施工過程的安全性滿足要求；消除施工前支架和地基的非彈性沉降變形，同時收集支架和地基的變形數(shù)據(jù)，為箱梁底模施工標(biāo)高的控制和跨中預(yù)拱度的設(shè)置提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，確保梁體的幾何線型滿足設(shè)計要求。

3 支架計算分析

3.1 荷載取值

以單墩單側(cè)支架承受的荷載計算為例，依據(jù)0#、1#塊（圖3）的22、23、24、25截面尺寸計算得到，23～24段混凝土質(zhì)量為237 t，24～25段混凝土質(zhì)量為266 t。施工荷載按每端40 kN計算，模板及橫梁、縱梁自重按每端20 kN計算。

3.2 支架驗算

3.2.1 底模木桁架驗算

施工活載按2.5 kN·m-3取值，混凝土振搗時產(chǎn)生的荷載及模板荷載按4 kN·m-3取值。取箱梁腹板處最不利位置的木桁架作為研究對象，考慮桁架的布置型式，腹板荷載由3片桁架承受，則荷載取值為284.1 kN。驗算圖示見圖4。

經(jīng)分析可知，最大彎矩為 3.71 kN·m，最大剪力為36.47 kN，則可求得：最大拉應(yīng)力為6.6 MPa，小于容許拉應(yīng)力9.5 MPa；最大剪應(yīng)力為1.62 MPa，小于容許剪應(yīng)力15 MPa。從圖4（d）可以看出，木桁架豎向變形只有0.24 mm。因此，木桁架強度、剛度均滿足要求。

3.2.2 橫梁貝雷片驗算

支架橫梁采用3排單層貝雷片桁架，間距為200 cm，共3組。取單片貝雷架作為研究對象，其荷載為底板范圍內(nèi)的均布荷載，總值為5 090 kN。根據(jù)實際受力建立模型，如圖5所示。計算得到貝雷架橫梁應(yīng)力，如圖6所示。

由圖6可見，最大應(yīng)力為268.4 MPa，小于310 MPa，滿足要求，但注意貝雷架采用的鋼材是Q345鋼，且支點處墊鋼板。貝雷架橫梁變形如圖7所示。

由圖7可見，最大變形為21.3 mm，箱梁底板區(qū)域最大變形僅為2 mm。但箱梁翼緣板立模時應(yīng)適當(dāng)考慮貝雷架懸臂端變形的影響。計算得到貝雷架橫梁支反力，如圖8所示。

由圖8可見，鋼管支架處支點反力為244.3 kN，槽鋼支架處支點反力為38.5 kN。

3.2.3 承載力計算

（1）鋼管柱受力分析。在鋼管柱Φ730 mm×16 mm2和32b槽鋼的組合體中，假定100%荷載由鋼管柱承受，且不考慮支架與橋墩連接點分擔(dān)的力，即貝雷架傳下來的力完全由支架承擔(dān)。則計算鋼管柱的壓力為2 198.7 kN，32b槽鋼組合體的壓力為346.5 kN。

（2）鋼管柱承載力驗算。鋼管側(cè)向約束最大長度為4 m，計算得到截面慣性矩為2 288 192 380 mm4，面積為35 889.6 mm2，可得鋼管柱承載力為63.3 MPa，小于160 MPa，滿足要求。

（3）槽鋼組合體承載力計算。槽鋼為組合體，取單根32b槽鋼為研究對象，查型鋼表計算其承載力為 32.24 MPa，小于107.04 MPa，滿足要求。

（4）管柱底的承臺混凝土承壓計算。在承臺澆筑前預(yù)埋1 m×1 m鋼板，鋼管底端焊接環(huán)形鋼板將柱底視為均勻承壓，承壓面積為418 538.7 mm2，計算壓力為2 232 612 N，則壓應(yīng)力為5.3 MPa，小于管柱底混凝土（C30）的抗壓強度11.9 MPa，滿足要求。

經(jīng)計算：支架底模木桁架強度、剛度均滿足要求；橫梁貝雷片的強度、剛度均滿足要求；鋼管柱的承載力滿足施工要求；預(yù)埋鋼板厚度取大于10 mm。

為提高施工過程中貝雷架的可靠性，所用鋼材強度應(yīng)大于Q345鋼強度；貝雷架支點處應(yīng)加鋼墊板以分散支點處應(yīng)力；同時貝雷架橫梁懸臂端位移較大，立模時應(yīng)考慮橫梁變形的影響，重點加強支架與橋墩的連接，以增加支架的穩(wěn)定性，同時加大56b工字鋼懸臂端斜撐截面尺寸，以提高工字鋼懸端的承載力。

4 結(jié) 語

滿堂支架的安全施工對現(xiàn)澆箱梁橋而言十分重要，作為工程技術(shù)人員，施工過程中必須對關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行嚴格把控。其中，地基的處理、支架體系的設(shè)計與搭設(shè)、支架的預(yù)壓試驗等應(yīng)嚴格遵守有關(guān)規(guī)范和要求，確保施工質(zhì)量和施工安全。

本文結(jié)合所在地區(qū)某現(xiàn)澆箱梁滿堂支架的具體方案，探討了該類橋梁施工過程中支架施工的要求和模板設(shè)計，通過核查支架關(guān)鍵部位的強度和剛度，為支架在整個施工過程中能夠安全工作提供了保障。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]