現(xiàn)澆箱梁支架施工設(shè)計(jì)

魏炳富

(廈門市交通基本建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站，福建 廈門 361000)

1 概述

某工程 H匝道橋位于排洪渠下游旁，橋梁長為 93m，全橋?yàn)橐宦?lián)（18+34+18+23），梁高1.8m，均采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋砼連續(xù)箱梁。為等寬箱梁，橋?qū)?1.5m，箱梁截面采用單箱雙室截面。采用鋼管柱+貝雷桁架施工方法進(jìn)行施工，底模板均采用12mm竹膠板。

2 鋼管貝雷支架布置及架設(shè)

2.1 H匝道橋（梁高1.8米）鋼管貝雷支架布置

（1）臨時(shí)支墩

中間鋼管墩為雙排12根，墩臺旁鋼管墩為單排6根φ＝630mm，δ＝8mm鋼管組成，水中鋼管墩采用dz90a型號激振力為486KN振動錘進(jìn)行插打鋼管。陸地路段橋臺位置不設(shè)鋼管墩，采用澆筑120cm(寬)×50cm（高）×12 m（長）C25鋼筋砼基礎(chǔ)，基礎(chǔ)面再鋪2cm厚鋼板，貝雷梁直接架設(shè)在基礎(chǔ)面鋼板上。

（2）支架縱梁

用貝雷片拼成支架縱梁，兩排一組，貝雷縱梁跨度為12m，每跨由6組12排貝雷縱梁簡支布置。

3 鋼管貝雷梁支架計(jì)算

3.1 現(xiàn)澆梁支架設(shè)計(jì)所用的主要材料介紹

（1）貝雷片的幾何特性

單片貝雷片的長度和高度為300cm×150cm；

單片貝雷片的重量為270kg；

單片貝雷片抗彎剛度：W＝3578.5cm3；

單片貝雷片慣性矩：I=250497.2cm4。

（2）貝雷片的容許內(nèi)力

單片貝雷片強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按照《裝配式鋼橋多用途使用手冊》取值如下：

16Mn鋼彈性模量 E=2.1×105MPa；容許應(yīng)力彎曲應(yīng)力[σ]=273MPa；剪應(yīng)力[τ]=208MPa；

貝雷梁片允許彎矩[M]=788.2 kN·m；允許剪力[Q]=245.2kN。

（3）鋼管樁：φ630mm，δ＝8mm。

（4）型鋼材料的力學(xué)幾何性質(zhì)

本現(xiàn)澆梁側(cè)模支架設(shè)計(jì)使用的型鋼均為熱軋普通工字鋼或熱軋普通槽鋼及碗扣式鋼管支架，材質(zhì)均為A3鋼。

（5）熱軋普通工字鋼截面特征表如表3.1所示

表3.1 工字鋼截面特征表

（6）木材的力學(xué)幾何性質(zhì)根據(jù)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》可知：[σw]＝12 MPa；[τw]＝1.9 MPa；E＝9×103MPa。

3.2 H匝道橋受力驗(yàn)算

選擇H匝道橋跨度最大的第二跨34米跨等截面箱梁支架進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)主要考慮以下荷載：

（1）荷載計(jì)算

①新澆筑混凝土的自重

H匝道橋現(xiàn)澆箱梁一聯(lián)C50砼的數(shù)量是768.56m3，故根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)附錄D鋼筋混凝土的容重采用26kN/m3。

故箱梁每延米的自重為q1＝768.56×26/93＝214.87kN/m

②模板自重：本橋現(xiàn)澆箱梁采用木模板，在工地自行加工，自重 0.75×11.5=8.625kN/m。

③支架自重：11.4kN/m

④施工人員和施工料具等荷載：

每延米q＝2.5 kN/m×11.5=28.75kN/m

⑤振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生荷載：每延米q＝2.0kN/m×11.5=23kN/m

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6條驗(yàn)算支架強(qiáng)度時(shí)采用①～⑤荷載組合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6條驗(yàn)算支架撓度時(shí)采用①～③荷載組合：（214.87+8.625+34.2）×1.2=281.87kN/m

（2）承重梁(下木楞)受力分析

跨中底板承重梁選用120×150mm方木,橫橋向間距為100cm之間,縱向間距為90cm；箱梁梁端位置及箱梁腹板位置承重梁選用120×150mm方木,橫橋向間距為100cm，縱向間距為60cm。

（3）跨中底板

按箱梁跨中底板位置的荷載進(jìn)行計(jì)算，

計(jì)算模式：按跨徑為100cm的三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算

q=21.86×1=21.86KN/m

120×150方木技術(shù)參數(shù)如下：

E=9×103MPa,[σ]=12MPa

a、強(qiáng)度驗(yàn)算

彎矩M和應(yīng)力σ：

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算表”得三跨連續(xù)梁彎距系數(shù)Km=0.1

彎矩M和應(yīng)力σ：

M＝KmqL2=0.1×21.86×12=2.186KN.m

σ=2.186/(4.5×10-4)/1000=4.86MPa＜[σ]=12MPa 強(qiáng)度滿足要求

b、剛度驗(yàn)算

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算表”得三跨連續(xù)梁撓度系數(shù)Kω=0.677

=0.677×20.52×0.94/[100×9×106×(3.375×10-5)]

=0.48×10-3m ＜L/400=0.9/400=2.25×10-3m 剛度滿足要求

（4）梁端底板及箱梁腹板

計(jì)算模式：按跨徑為60cm的三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算：

q=63.36×0.6=38.02KN/m

彎矩M和應(yīng)力σ：

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算表”得三跨連續(xù)梁彎距系數(shù)Km=0.1

M＝KmqL2=0.1×38.02×0.62=1.37 KN.m

σ強(qiáng)度滿足要求

b、剛度驗(yàn)算

查“荷載與結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算表”得三跨連續(xù)梁撓度系數(shù)Kω=0.677

=0.677×38.02×0.64/[100×9×106×(3.375×10-5)]

=0.11×10-3m＜L/400=0.6 /400=1.5×10-3m 剛度滿足要求

（5）貝雷縱梁強(qiáng)度驗(yàn)算

12m跨橫向布置12排貝雷縱梁，作用在每片貝雷縱梁上的荷載按均布荷載計(jì)算，考慮1.2不均勻分布系數(shù)，每排貝雷縱梁的最不利荷載組合為：

q=(354.32kN/m)/12×1.2=35.43kN/m

貝雷縱梁的最大彎矩：

＝637.74kN.m＜[M]=788.2 kN.m滿足要求

貝雷縱梁最大剪力：

＝212.58kN（發(fā)生在兩端的支撐處）

＜[Q]=245kN。（單片貝雷的允許剪力）滿足要求

（6）撓度（剛度）較核

驗(yàn)算貝雷梁的撓度時(shí)荷載取q=281.87kN/m，

貝雷縱梁最大撓度：

fmax＜[f](滿足規(guī)范要求)

（7）鋼管支墩受力驗(yàn)算

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6條驗(yàn)算支架強(qiáng)度時(shí)采用①～⑤荷載組合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m

由橫梁受力計(jì)算得在支墩頂產(chǎn)生壓力，其荷載值為：354.32×（12/2+2）=2834.56kN

單根鋼管樁承受的最大豎向荷載（考慮1.2的不均勻分布系數(shù)）：

①強(qiáng)度驗(yàn)算

單根φ630mm，δ＝8mm鋼管截面承受的允許壓力[N]

[N]＝（2πR·δ·[σ]）

＝2×3.14159×0.315×0.008×140000

＝2216.88kN

Pmax=566.9kN ＜ [N](滿足要求)

②穩(wěn)定性較核

φ630mm，δ＝8mm的鋼管樁力學(xué)幾何性質(zhì)

鋼管樁一端固定另一端自由條件下計(jì)算鋼管樁穩(wěn)定容許應(yīng)力

φ——壓桿穩(wěn)定系數(shù)，與壓桿柔度系數(shù)λ計(jì)算得出；

φ＝1.02-0.55((46+20)/100)2=0.78

按一端固定另一端自由條件下計(jì)算鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力，最大自由長度為定性L＝8.0m，則鋼管穩(wěn)定容許應(yīng)力：

[σ]ω＝φ[σ]＝0.78×140=109.9MPa

式中：[σ]——壓桿材料的容許應(yīng)力，鋼管[σ]＝140MPa。

單根鋼管的穩(wěn)定容許壓力：

[P]＝[σ]ω·A＝109.9×103×0.0156375＝1718.56kN

Pmax=566.9kN＜[P]（滿足要求）

由以上計(jì)算可知，鋼管樁承載力小于56.7t，故本次鋼管樁承載力設(shè)計(jì)值按照57t控制。

3.3 橋臺條形基礎(chǔ)豎向承載力計(jì)算

陸地上澆筑C25鋼筋砼條形基礎(chǔ)，作為橫向支撐貝雷梁傳遞荷載。鋼筋砼條形基礎(chǔ)50cm×150cm×12米，上鋪2cm厚A3鋼板進(jìn)行應(yīng)力擴(kuò)散,

地基承載力驗(yàn)算

K----安全系數(shù)，取為1.2

P=1.2×2834.56/32.5=104.7KN/m2

所以只要地基滿足支架承載力滿足(大于 104.7Kpa),就可滿足要求，原有原狀土地基承載力完全能滿足要求。

4 結(jié)語

鑒于城市交通的快速發(fā)展，橋梁結(jié)構(gòu)因能提升交通能力并且有少占用地資源的優(yōu)勢而在城市建設(shè)中越來越多的使用，為此，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場實(shí)際，進(jìn)行詳細(xì)的支架設(shè)計(jì)計(jì)算是十分必要的。為確保方案科學(xué)、可行，應(yīng)于方案實(shí)施前，通過組織專家進(jìn)行專項(xiàng)方案論證，施工過程應(yīng)嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案組織實(shí)施。該橋的支架方案設(shè)計(jì)通過實(shí)際的施工情況來看，結(jié)果均達(dá)到預(yù)期的要求。