現(xiàn)澆箱梁跨路支架技術研究

劉明

現(xiàn)澆箱梁跨路支架技術研究

劉明

一、工程概述

港珠澳大橋珠海連接線工程第三合同段起訖點樁號為YK7+373～YK13+228.656，路線長5.856km。主要工程量有：橋梁3657.544m/3座，互通式立體交叉2處，互通匝道橋2306.498m/7座，隧道2184.5m/1座。橋梁包括南琴路高架主線段、橫琴北互通段、洪灣互通段，以及橫琴北互通A、B、C、D1、D2、E、F匝道和洪灣互通A匝道。

橫琴北互通D匝道2號橋第二聯(lián)第五、六孔處上跨現(xiàn)有市政道路南琴路，擬采用封閉半幅南琴路搭設滿堂落地支架，另外半幅搭設大型鋼管貝雷支架作為通車孔的方式進行跨路施工。通車孔現(xiàn)擬設置于D匝道2號橋第六孔處。施工布置圖如下：

圖1 D匝道2號橋跨路支架平面示意圖

通車孔材料采用現(xiàn)有的φ500mm×δ6mm鋼管樁作為支撐柱；雙拼I45b工字鋼作為墊梁；國產(chǎn)貝雷梁作為承重主梁；雙拼[10槽鋼作為分配梁；φ48mm×δ3mm鋼管作為調(diào)節(jié)支架。布置情況如下圖所示：

圖2 門洞支架橫橋向布置圖

圖3 門洞支架縱橋向布置圖

二、施工工藝

1.支架施工準備

支架搭設前加工準備好支撐鋼管、墊梁和主承重梁。鋼管直徑設計為500mm，鋼管壁厚不小于8mm，按圖紙設計的長度下料加工制作，鋼管接縫處焊接加勁板，鋼管頂處利用三角加勁板與墊梁焊接，支點處上翼板和下翼板之間設1.0cm厚加勁板，防止墊梁的局部失穩(wěn)；縱向承重梁使用貝雷梁，承重梁選用無明顯變形、外觀質(zhì)量好的貝雷片，按照設計長度拼裝好，用花窗及螺栓連接成貝雷梁備用。

2.支架搭設

現(xiàn)澆箱梁大型鋼管貝雷支架其鋼管支撐在臨時擴大基礎上。支架鋼管應提前下料，具體長度按測量數(shù)據(jù)反推。

支架鋼管基礎部分為臨時混凝土擴大基礎，擴大基礎位于原有市政道路路面上的，直接于路面植筋澆筑混凝土。支模澆筑擴大基礎，混凝土標號采用C30以上，考慮防撞要求，擴大基礎高度至少需要50cm。澆筑完畢后，進行養(yǎng)生回填四周空隙并用小型夯實機夯實。擴大基礎兩旁共設置單車道寬5m、高度不少于5m的雙車道臨時道路，四周且應設置防撞墩引導車流。

支架搭設前，采用80×80cm的14～20mm厚鋼板對應預埋鋼筋位置穿孔熔透焊，焊接前，鋼板底需平鋪M30以上水泥砂漿，以形成擴大基礎頂面的預埋鋼板。鋼管立在預埋鋼板的中心處，底口切割平整順直，測量調(diào)整鋼管垂直度偏差在0.5%內(nèi)，即可開始焊接，且每鋼管頂、腳外利用6塊以上15×25cm的10mm厚三角鋼板進行加勁，焊接時焊腳高度不小于6mm，焊縫應飽滿，需滿足二級焊縫要求。管樁之間自管樁頂以下1m處設置25#工字鋼平聯(lián)。

鋼管安裝完畢后，在樁頂上安裝雙拼I45b工字鋼墊梁，墊梁與管樁采用三角板加勁焊接；墊梁安裝后，安裝承重梁至墊梁上，承重梁采用花窗連接的貝雷梁，承重梁用8#槽鋼以上型鋼卡焊接固定在墊梁上，防止其發(fā)生側(cè)翻。

承重梁安裝完成后，進行分配橫梁的安裝，橫梁采用雙拼10#槽鋼搭設，分配橫梁間距為60cm，槽鋼拼接焊縫需飽滿密實，分配橫梁與承重梁用騎馬螺栓連接固定起來。分配橫梁上搭設碗扣支架進行現(xiàn)澆箱梁施工，碗扣支架搭設應符合《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規(guī)范JGJ166-2008》相關要求。分配橫梁的長度應考慮施工作業(yè)平臺的寬度，作業(yè)平臺外側(cè)設置護欄和安全網(wǎng)。

3.支架安全措施

由于此處上跨南琴路，施工過程中下方仍需通車，因此此處必須設置防墜物棚、限高架及交通引導設施保證行車及支架安全。

防墜物棚骨架由10#槽鋼及5#角鋼組成，按設計標高焊接在鋼管立柱上或懸吊于承重梁下方。防墜物棚應于地面預制好，再采用整體吊裝的方式進行安裝。防墜物棚的頂板與型鋼骨架的連接采用8#鐵線綁束，頂板上滿鋪鍍鋅鐵皮以隔離火種及雨水。安裝時采用懸臂吊裝的方法，用汽車吊進行分車道懸臂吊裝。安裝時，防墜物棚應向車道外側(cè)設置不小于2%的橫坡。

防墜物棚安裝作業(yè)時，必須分車道逐車道作業(yè)，并在路面上提前做好引導車流的明顯標識及安排安全員交通疏導，作業(yè)時只可同時單幅占用一個車道進行施工安裝。

三、設計驗算

如平面圖所示，D2匝道處主要受力的承重梁為5組10片12m跨貝雷片；貝雷支架部分砼方量為103.5m3。

1、荷載

圖4 D2匝道第6孔橫斷面圖

1、 跨路部分箱梁鋼筋砼：V＝117.25m3，重量G＝103.5×2.6t＝269.1t

2、施工人員及施工荷載：0.1t/m2×15m×6.25m=9.38t。

3、砼澆筑振搗荷載：0.1t/m2×15m×6.25m=9.38t。

4、木模板（內(nèi)、外、底）：0.03t/m2×15×（15.56+12.43）=12.6t。

5、貝雷梁：考慮連接用螺栓、銷子等，取15t。

故荷載組合取值（269.1+12.6+15）t×1.2+（9.38+9.38）t×1.4=382.3t。

箱梁需計算的長度：15m，則q=25.5t/m

2、貝雷梁驗算

縱梁截面形式為在箱室下布設5組10片12m跨單排單層貝雷梁。按10片單排單層容許內(nèi)力進行檢算。根據(jù)《交通部國防交通儲備器材管理規(guī)定(1998年)》，貝雷桁架的幾何特性和容許內(nèi)力見下表：

貝雷桁架的幾何特性和容許內(nèi)力表

（1）支架彎矩檢算

跨中最大彎矩為： M=qL2/8/10=459 kN·m＜［M］=788.2kN·m

故彎矩符合要求。

（2）支架剪力檢算

支點處剪力最大，Qmax= qL/2/10=153 kN＜［Q］=245.2 kN

抗剪滿足要求。

（3）支架撓度檢算

跨中撓度最大，fmax=5qL4/(384E I*10)=1.3cm＜［f］=L/400=3cm

故撓度符合要求。

3、墊梁驗算

主梁按簡支偏安全考慮，則單側(cè)墊梁承受上部體系重量的一半，即：178t；墊梁主要受力部位長度為10m，則q=178t/10m=17.8t/m

箱室下墊梁下部支撐鋼管按3根鋼管驗算，鋼管間距5m，則按兩等跨連續(xù)梁計算：

M=0.07×ql2=0.07×17.8×1.1×52=34.265t·m（考慮不均勻荷載分布系數(shù)1.1）

[W]= 34.265t·m /205MPa=1671.5cm3

I45b工字鋼截面模量為W=1500 cm3

則，雙拼I45b工字鋼滿足要求。

4、立柱驗算

箱室下墊梁下部支撐鋼管按2根鋼管驗算，則單根鋼管受力為：178/2=89t；支撐柱采用φ500mm×δ6mm螺旋管。特性如下：

A=9312mm2，E=2.06×105MPa，i=174.67mm，μ=1，自由長度L=6000mm。

驗算鋼管樁承載力：

驗算滿足要求。

5、地基承載力

由上述計算，φ500×6mm螺旋管（下方為擴大基礎）承受最大荷載為N=89t，其螺旋管下端為1.0m×1.0m鋼板封端，下方擴大基礎尺寸為長×寬=1.5m×1.5m，由于基礎下方已進行換填石渣，則地基承載理容許值[σ]根據(jù)《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTJ 024--85）取中密碎石土的容許承載力為[σ]=500KPa。

基礎受力計算面積為：A=1.5×1.5=2.25㎡；基地應力：

四、結(jié)語

該跨路支架設計符合相關規(guī)范要求，可以實施。

（作者單位：廣東省長大公路工程有限公司）