鋼管支架法在懸灌梁0號(hào)塊施工中的應(yīng)用

陳 中 海

(中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川 成都 610000)

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鋼管支架法在懸灌梁0號(hào)塊施工中的應(yīng)用

陳 中 海

(中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司，四川 成都 610000)

結(jié)合荊江分蓄洪區(qū)特大橋第133聯(lián)懸臂灌注變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁0號(hào)塊的施工實(shí)踐，介紹了采用鋼管支架法施工0號(hào)塊的設(shè)計(jì)與搭設(shè)過程，并通過有限元軟件，計(jì)算得出鋼管支架系統(tǒng)的位移、應(yīng)力及應(yīng)變指標(biāo)，從而評(píng)價(jià)支架系統(tǒng)的安全性。

懸臂灌注，鋼管支架，受力檢算

1 工程概述

荊江分蓄洪區(qū)特大橋在第133聯(lián)跨越虎西大堤，上部結(jié)構(gòu)采用(35+60+35)m大跨度變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁。箱梁根部高3.5 m，跨中梁高2.0 m，梁頂板寬12.75 m，底板寬6 m；采用實(shí)心矩形墩(高6.5 m)，獨(dú)立矩形承臺(tái)及鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

本橋0號(hào)塊全長11 m，由于主橋?qū)嵭亩蛰^矮，且處于陸地上，因此對(duì)于0號(hào)塊施工期間的承重結(jié)構(gòu)，擬選用鋼管型鋼支架作為承重0號(hào)塊的基礎(chǔ)臨時(shí)結(jié)構(gòu)。0號(hào)塊鋼管支架分為兩部分，一部分為橫橋向支架，另一部分為順橋向支架，其支架布置見圖1。

2 支架施工

2.1 支架設(shè)計(jì)

0號(hào)塊底板下的鋼管承擔(dān)了除臨時(shí)支墩外的大部分混凝土荷載，鋼管柱規(guī)格為φ630×8，由于承臺(tái)尺寸有限，因此沿縱橋向?qū)ΨQ每側(cè)除了兩根鋼管柱位于承臺(tái)上以外，還有兩根鋼管柱立于天然地基上，每側(cè)鋼管柱的縱橋向間距為3.3 m，并且鋼管柱的縱橋向中心連線基本與箱梁腹板的中心線投影重合，從而保證鋼管柱所受偏心彎矩的最小化，鋼管柱的橫橋向間距為5.35 m，相鄰鋼管柱之間設(shè)置[14的型鋼剪刀撐和聯(lián)系橫梁；鋼管柱上布置雙拼Ⅰ45a的分配橫梁，考慮到工作平臺(tái)的需要，分配橫梁向0號(hào)塊的水平投影外邊界線外挑0.7 m，分配橫梁與鋼管柱之間采用焊接；然后在分配橫梁上鋪設(shè)Ⅰ20a的承重縱梁，除中間兩根縱梁間距0.55 m以外，底板下的縱梁間距均為0.4 m，以保證荷載分布均勻，考慮施工平臺(tái)，縱梁外挑1 m，最后在縱梁上設(shè)置調(diào)坡裝置及模板。

0號(hào)塊翼緣較寬(3.375 m)，擬在每側(cè)翼緣板下方設(shè)置兩根鋼管柱，鋼管柱中心距離翼緣板外邊緣投影約1.3 m，鋼管柱上布置雙拼Ⅰ45a的分配橫梁，分配橫梁與鋼管柱焊接，然后在分配橫梁上設(shè)置貫通的Ⅰ20a的承重縱梁，縱梁間距為0.7 m和1.2 m，最后在Ⅰ20a的承重縱梁上搭設(shè)翼緣板型鋼支架，翼緣板型鋼支架的縱向間距為1.2 m，一般型鋼支架的立柱采用Ⅰ20a，剪刀撐及橫向系梁采用[14型鋼，最后鋪設(shè)翼緣及腹板的外側(cè)模板。

鋼管柱與承臺(tái)之間通過預(yù)埋件進(jìn)行焊接，而承臺(tái)外側(cè)的鋼管柱，則需要施作混凝土小基礎(chǔ)，根據(jù)地質(zhì)資料顯示，在原地表下2.1 m處的地基承載力達(dá)到350 kPa，因此，原位地層的地基承載力大，能滿足鋼管樁的基礎(chǔ)承載力要求，不需要特殊處理，直接在承臺(tái)底同一高程的地層上施作混凝土小基礎(chǔ)即可。

2.2 鋼管支架受力計(jì)算

鋼管支架雖然為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，但它是0號(hào)塊施工的平臺(tái)，承受大部分澆筑0號(hào)塊重量和施工荷載，它的變形大小對(duì)0號(hào)塊立模標(biāo)高起著決定性的作用，所以一方面要保證托架在施工期間具有足夠的安全性，同時(shí)要控制鋼管支架的變形，保證0號(hào)塊施工的順利完成。本0號(hào)塊鋼管支架計(jì)算平臺(tái)采用大型通用有限元軟件ANSYS，支架采用Beam3,Beam4模擬，整體0號(hào)塊采用Solid45實(shí)體單元進(jìn)行模擬。

2.2.1 鋼管支撐上的Ⅰ45雙拼橫梁計(jì)算

根據(jù)支架設(shè)計(jì)圖可以得出靠近墩身的橫梁受力最大，處于最不利狀態(tài)，因此可取該梁作為分析對(duì)象。根據(jù)縱梁的受力，并考慮1.2倍的堆載預(yù)壓荷載，取雙拼橫梁的荷載為q=191 kN/m。

經(jīng)過有限元計(jì)算，橫梁的最大彎矩為459.4 kN·m，最大應(yīng)力為160 MPa，最大剪力為515.2 kN，最大剪應(yīng)力為25.3 MPa，因此應(yīng)力狀態(tài)滿足要求。橫梁的最大豎向位移為3 mm，發(fā)生在跨中位置，位移滿足要求。

2.2.2 φ630×8鋼管支架計(jì)算

計(jì)算結(jié)果如圖2～圖4所示。

經(jīng)過有限元計(jì)算，鋼管支架的最大軸力為392.1 kN，最大彎矩為1.723 kN·m，最大剪力為0.53 kN，用于加強(qiáng)聯(lián)系的[14型鋼剪刀撐的內(nèi)力很小，基本可以忽略。鋼管支架的最大壓應(yīng)力σmax1=25.3 MPa。從圖4可以看出鋼管支架的最大豎向位移為0.5 mm，發(fā)生在箱梁底下的鋼管支撐底部，滿足要求。

通過對(duì)荊江分蓄洪區(qū)特大橋第133聯(lián)箱梁0號(hào)塊鋼管支架主要構(gòu)件Ⅰ45雙拼主橫梁和支架鋼管進(jìn)行力學(xué)分析計(jì)算，結(jié)果顯示該設(shè)計(jì)鋼管支架的強(qiáng)度和剛度均能滿足相關(guān)要求，并具有一定的安全系數(shù)，故施工鋼管支架整體結(jié)構(gòu)是安全可靠的。

2.3 支架預(yù)壓

預(yù)壓在0號(hào)塊已安裝好的底模上進(jìn)行，最大荷載按照設(shè)計(jì)荷載(包括施工荷載)的1.2倍進(jìn)行，采用堆載混凝土塊和砂袋的方法對(duì)鋼管支架進(jìn)行分段分級(jí)預(yù)壓，并觀測其變形和沉降。預(yù)壓的目的主要有三方面：1)消除鋼管支架的非彈性變形，確定彈性變

形；2)檢驗(yàn)鋼管支架的承載能力；3)根據(jù)預(yù)壓數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)鋼管支架設(shè)計(jì)中及加工中的不足，及時(shí)予以改進(jìn)及完善。

3 結(jié)語

在該連續(xù)梁0號(hào)塊施工過程中，通過采用鋼管支架支撐系統(tǒng)，已安全可靠的完成了0號(hào)塊的施工。目前，該橋已順利合龍，混凝土強(qiáng)度合格，外觀質(zhì)量良好，采用鋼管支架法施工0號(hào)塊達(dá)到了預(yù)期的目的，對(duì)后續(xù)同類型的橋梁施工具有一定的借鑒作用。

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The application of steel pipe support method in cantilever pouring girder No.0 block construction

Chen Zhonghai

(TheFourthEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway23thGroup,Chengdu610000,China)

Combining with the construction practice of No.133 cantilever pouring girder variable cross-section pre-stressed continuous box girder No.0 block of Jingjiang flood diversion area large bridge, this paper introduced the design and build process adoption steel pipe support construction of No.0 block, and through the finite element software calculated the displacement, stress and strain index of steel pipe support system, to evaluate the safety of support system.

cantilever pouring, steel pipe support, stress checking

1009-6825(2016)11-0179-02

2016-02-02

陳中海(1983- )，男，工程師

U445

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