現(xiàn)澆箱梁門洞式支架設(shè)計與施工技術(shù)

艾 麗 顏紅專 曾 妮

（武昌工學(xué)院 湖北武漢 430065）

1 工程概況

硚口路至寶豐路快速化（京漢大道～建設(shè)大道）改造工程項目中硚口路高架橋全長為376m，為4聯(lián)連續(xù)箱梁橋，每聯(lián)采用（32+30+32）m等截面現(xiàn)澆鋼筋混凝土連續(xù)箱梁，箱梁采用單箱雙室截面，箱梁高2m，箱梁頂板寬16.75m，底板寬10.71m，懸臂長2.5m；頂板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚0.5m。該匝道橋處于交通繁忙路段，為保證橋梁上部結(jié)構(gòu)施工時不對現(xiàn)有交通情況造成較大影響，故箱梁支架采用組合支架形式，上部采用碗扣支架，下部采用門洞式支架。本文僅對門洞式支架部分進(jìn)行承載力驗算和施工技術(shù)的探討。

箱梁支架的布置形式如圖1所示，立柱采用630×10mm鋼筒柱，縱向鋼筒柱中間設(shè)置Z型連接系以加強(qiáng)鋼筒柱的橫向穩(wěn)定性，Z型連接系采用C16，鋼管柱下為獨立基礎(chǔ)，長1m，寬0.8m，高0.8；縱梁為雙拼I45a工字鋼；縱梁上沿橫橋向布置貝雷梁（鋼橋321型），貝雷梁高1.5m，在端橫梁處貝雷梁間距為45cm，其余位置取45cm與90cm相間，貝雷梁縱向通過銷栓連接，各組貝雷片之間采用63mm×4mm角鋼作為支撐架，具體布置形式見圖1；貝雷梁上沿順橋向布置20a槽鋼，橫向間距腹板下為0.6m，其他為0.9m。

圖1 第2聯(lián)支架立面圖

2 支架承載力驗算

2.1 計算模型

由于匝道橋第1、2、3、4聯(lián)箱梁支架搭設(shè)形式和支架所受荷載一致，因此對于1、2、3、4聯(lián)的支架驗算僅取第2聯(lián)支架進(jìn)行整體建模驗算。支架順橋向長97m，橫橋向?qū)挾?1m，鋼管柱沿縱橋向為3～4m，沿高程方向取15.5m。鋼管樁、鋼管樁支撐架、橫梁、貝雷梁和分配梁均采用梁單元模擬，貝雷梁支撐架采用桁架單元模擬。模型共劃分為40737個單元，25450個節(jié)點。鋼管樁底部固接，鋼管樁與橫梁、橫梁與貝雷梁、貝雷梁與橫向分配梁、橫向分配梁與縱向分配梁之間均按彈性連接模擬，相鄰兩片貝雷梁之間共節(jié)點并釋放梁端約束，具體模型見圖2所示。

2.2 荷載組合

表1 等效線荷載組合

圖2 支架模型效果圖

作用在支架上的荷載主要分為永久荷載和可變荷載。其中永久荷載主要有：箱梁荷載、模板、木枋、碗扣支架上雙排鋼管重、碗扣支架重、門洞式支架自重等；可變荷載主要有：施工機(jī)具及人員荷載、傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載。根據(jù)《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ162-2008），對于新澆混凝土、模板及支架自重等永久荷載的分項系數(shù)取1.2，對于施工機(jī)具及人員荷載、傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載等可變荷載的分項系數(shù)取1.4。則20a槽鋼所受的等效線荷載組合如表1所示。

2.3 仿真分析結(jié)果匯總

通過MIDASCIVIL仿真分析得出門洞式支架在永久荷載和可變荷載共同作用下，各構(gòu)件的受力情況如表2所示。

表2 各構(gòu)件承載能力總結(jié)

通過以上分析可知，在永久荷載和可變荷載共同作用下，門洞式支架受彎最不利構(gòu)件為貝雷梁豎桿位置，其最大彎曲應(yīng)力為229.43MPa，小于豎桿的極限彎曲應(yīng)力273MPa，滿足承載能力要求；門洞式支架受剪最不利構(gòu)件為貝雷梁弦桿位置，其最大剪應(yīng)力為109.8MPa，小于弦桿的極限剪應(yīng)力208MPa，滿足承載能力要求。綜上所述，門洞式支架各構(gòu)件均能滿足承載能力要求。

3 支架施工

3.1 鋼管柱下混凝土基礎(chǔ)施工

為保證鋼管柱與混凝土基礎(chǔ)能連接緊密，共同受力，在進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)施工時，須預(yù)埋φ630鋼管立柱法蘭盤。在預(yù)埋法蘭盤時，應(yīng)保證法蘭盤高程及水平度，將法蘭盤用鋼筋焊接固定在混凝土基礎(chǔ)鋼筋籠上，法蘭盤上表面螺栓用膠帶纏緊。

3.2 鋼管立柱施工

在鋼管立柱施工時，用吊車將立柱吊到預(yù)埋法蘭盤位置，將立柱底盤逐個與法蘭盤螺栓對接，對接完后，對立柱垂直度進(jìn)行測量控制，在法蘭盤與立柱底座之間用少量水泥漿進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證立柱垂直度。

3.3 雙拼45a工字鋼施工

在制作雙拼45a工字鋼時，將兩根45a工字鋼兩端對齊，上、下腿邊緣貼緊并采用花焊焊接，焊縫長度為10cm，焊縫高度6mm，焊縫間距為2m。雙拼工字鋼焊接好之后，采用25t汽車吊放置在安裝好的鋼管樁頂，兩端分別懸挑0.5m（以鋼管柱中心為參照）。在45a工字鋼兩側(cè)與樁頂鋼板之間，加焊三角形鋼板，增強(qiáng)雙拼45a工字鋼穩(wěn)定性。

3.4 貝雷梁施工

貝雷片長3m，高1.5m。貝雷梁在加工區(qū)拼裝，采用45/90支撐架連接。采用25t吊車吊放在相鄰兩排45a工字鋼上，貝雷梁之間距離按設(shè)計要求布置。每跨貝雷梁安裝完成后，采用10#工字鋼進(jìn)行橫向連接加固，每3m加設(shè)一道，將貝雷梁進(jìn)行固定，防止位移。同時，在雙拼45a工字鋼兩端，焊接限位器，防止貝雷梁側(cè)向位移。

3.5 槽鋼20a分配梁施工

貝雷梁拼裝完畢，其上鋪設(shè)槽鋼20a分配梁，橫向間距腹板下為0.6m，其他為0.9m，槽20a分配梁與貝雷梁間采用“U”型螺拴固定，每個節(jié)點1套螺栓。

3.6 箱梁支架拆除

箱梁支架拆除應(yīng)先拆除上部碗扣支架，支架拆除應(yīng)先從頂層開始，先拆除斜桿、橫桿，后拆除立桿，自上而下，遵循先翼板后底板的原則。

4 結(jié)論

本文以一現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋為例，對該橋門洞式支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計及承載力驗算，并詳細(xì)介紹了門洞式支架搭設(shè)方案和注意事項。在門洞式支架受力驗算和施工一系列步驟中可以得出一些結(jié)論：

（1）門洞式支架的承載力的主要荷載因素是永久荷載和可變荷載工況的組合，其中永久荷載主要有：箱梁荷載、模板、木枋、碗扣支架上雙排鋼管重、碗扣支架重、門洞式支架自重等；可變荷載主要有：施工機(jī)具及人員荷載、傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載、振搗混凝土產(chǎn)生的荷載。對整個支架的承載力驗算而言，主要取決于貝雷梁豎桿的極限彎曲應(yīng)力和貝雷梁弦桿的極限剪應(yīng)力。

（2）為保證鋼管柱與混凝土基礎(chǔ)能連接緊密，共同受力，可以在進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)施工時，預(yù)埋φ630鋼管立柱法蘭盤。

（3）為了保證門洞式支架各構(gòu)件之間的縱、橫向穩(wěn)定，可以利用加勁橫撐和限位板來大幅度減小主梁的縱、橫向位移。