跨既有道路大跨度門(mén)式蓋梁施工技術(shù)

黃方圓 梁文強(qiáng)

摘要：隨著交通路網(wǎng)的發(fā)展，新建道路跨既有道路的情況增多，同時(shí)由于施工環(huán)境影響，采用門(mén)式墩蓋梁的設(shè)計(jì)也同樣在增加?？缂扔械缆反罂缍乳T(mén)式蓋梁施工的主要特征為橫跨既有道路、交通調(diào)流復(fù)雜、支撐結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定性要求較高，本文以馬來(lái)西亞SUKE-CA3項(xiàng)目為例，從支架方案選擇、施工工藝等對(duì)橫跨道路門(mén)式蓋梁施工技術(shù)進(jìn)行了探討，施工過(guò)程中取得了良好的效果，對(duì)類(lèi)似工程具有一定的借鑒參考價(jià)值。

Abstract： With the development of traffic road network， the situation of new roads crossing existing roads has increased. At the same time， due to the influence of construction environment， the design of portal girder has also increased. The main features of the construction of large-span portal girder across existing roads are that the existing roads are complicated， the traffic flow is complicated， and the support structure has high safety and stability requirements. Taking the SUKE-CA3 project in Malaysia as an example， this paper discusses the construction technology of the portal girder across the road from the choice of the support scheme and the construction process. The construction process has achieved good results and has certain reference value for similar projects.

關(guān)鍵詞：大跨度;跨路;門(mén)式蓋梁;鋼管支架;砂箱

Key words： large-span;span;portal girder;steel pipe bracket;sand box

中圖分類(lèi)號(hào)：U445.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）30-0157-03

1 ?工程概況

馬來(lái)西亞SUKE-CA3高架橋項(xiàng)目位于吉隆坡城區(qū)，線(xiàn)路呈東西走向，部分新建橋面與既有道路上下重疊，該工程主要結(jié)構(gòu)形式包括單向三車(chē)道雙層高架，墩柱為方形墩柱，基礎(chǔ)采用嵌巖灌注樁。蓋梁高3.5m，寬2.5m，牛腿寬度為1.05m。

2 ?門(mén)式蓋梁支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算

2.1 施工環(huán)境

該高架橋跨過(guò)既有道路，周邊主要有工廠(chǎng)、學(xué)校、居民區(qū)，施工作業(yè)空間狹小，支架等臨時(shí)結(jié)構(gòu)安裝、混凝土澆筑、支撐拆除均在現(xiàn)有道路上方作業(yè)，施工過(guò)程中安全防護(hù)要求高，對(duì)支撐系統(tǒng)的選擇、布置安裝、穩(wěn)定性要求嚴(yán)格。

2.2 支撐系統(tǒng)方案比選

根據(jù)高架橋所處的地理位置和蓋梁結(jié)構(gòu)形式，項(xiàng)目部篩選出3種支撐方案：一是采用盤(pán)扣架作為支撐，跨中和兩側(cè)均布置支撐墩，支撐主梁采用4榀H914型鋼，支撐為雙跨結(jié)構(gòu);二是兩端及中間使用鋼管支撐，支撐主梁使用單榀H914型鋼，支撐為多跨結(jié)構(gòu);三是兩端及中間使用鋼管支撐，支撐主梁采用4榀H914型鋼，支撐為雙跨結(jié)構(gòu)。

由于高架橋下方是雙向雙車(chē)道主路，交通繁忙，車(chē)流量很大，道路兩側(cè)緊鄰建筑物和擋墻，道路不具備改遷條件，并且交管部門(mén)不允許長(zhǎng)期封道，只能起吊安裝、混凝土澆筑期間進(jìn)行臨時(shí)改道。由于蓋梁體積大，支撐需有很大的承載力，若使用盤(pán)扣架，需要較大的面積布置，會(huì)侵占既有道路，因此方案一不可行;對(duì)于方案二，使用單榀H914型鋼的合理最大跨徑為8m，需要搭設(shè)超過(guò)3個(gè)支撐，無(wú)法避免侵占現(xiàn)有道路，不能滿(mǎn)足道路交通需求;方案三使用4榀H914型鋼組成的鋼箱梁作為主梁，最大跨距為18.75m，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且能夠直接跨過(guò)既有道路，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)道路交通需求，因此，對(duì)比后確認(rèn)選用第三個(gè)方案。

2.3 支撐結(jié)構(gòu)形式

支撐系統(tǒng)由鋼管樁基礎(chǔ)、鋼管樁立柱、扁擔(dān)梁、砂箱、4榀H914型鋼箱梁，縱向分配梁構(gòu)成。

鋼管樁基礎(chǔ)尺寸為2000*4000*300mm，使用G40混凝土，通過(guò)計(jì)算配置鋼筋;鋼管樁采用壁厚14mm，直徑1m鋼管，兩端焊接直徑1.6m的法蘭，厚度25mm，分別加工成3m、6m、9m的尺寸，以適應(yīng)墩柱高度多變;支撐橫向主梁采用4榀H914×305×201kg/m組成的鋼箱梁，尺寸為24000*1000*1856mm，最大跨距為18.75m，縱向使用角鋼剪刀撐，主梁橫向之間不連接;分配縱梁采用H305*305*137kg/m型鋼，焊接加勁板。

2.4 主要受力分析計(jì)算

2.4.1 計(jì)算依據(jù)及方法

本結(jié)構(gòu)使用英標(biāo)計(jì)算，使用規(guī)范為：①BS 5950 （2000）：《Structural Use of Concrete-Part 1： Code of Practice for design and construction》;②BS 8110 （1997）《Structural Use of Steelwork in Building-Part 1： Code of practice for Design-Rolled and Welded Section structural use of concrete》。計(jì)算采用有限元軟件Midas Gen進(jìn)行，對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行建模計(jì)算。

2.4.2 荷載計(jì)算

考慮到人員、小型設(shè)備、混凝土澆筑及振搗，活動(dòng)荷載取值為5kPa，每延米產(chǎn)生的活動(dòng)荷載為2.5（底板寬）*5=12.5kN/m。每延米模板及分配梁自重為34kN/m，主梁每根自重350kN。鋼材標(biāo)號(hào)為S275。

2.4.3 4榀H 914×305×201鋼箱梁驗(yàn)算

組合后最大彎矩=5406kNm，組合后最大剪力= 1714kN。主梁繞x軸慣性矩Ix=6507959cm4，繞y軸慣性矩Iy=2973928cm4，截面面積A=0.2146m2，繞x軸彈性截面模量Zx=72067cm3，繞y軸彈性截面模量Zy=59448cm3，繞x軸回轉(zhuǎn)半徑rx=588.43cm，繞y軸回轉(zhuǎn)半徑ry=397.77cm，繞x軸塑性截面模量Sx=91812cm3，繞y軸塑性截面模量Sy=71376cm3。

工字型截面梁繞中性軸的腹板高厚比.d/t<80ε，故不需要進(jìn)行局部受剪屈曲驗(yàn)算。

受剪承載力驗(yàn)算：設(shè)計(jì)剪力，F(xiàn)v=1714.0kN，Pv=0.6py*

Av=0.6py（4t）（2D）=17344kN>1714kN，（py=265N/mm2），60%Pv=10406.5kN>1714kN屬于低剪力截面;受彎承載力驗(yàn)算：Mc=py*Sx=24330.2kNm≤1.2py*Zx=22917.3kNm，構(gòu)件最大彎矩，Mx=5406kNm

跨中最大撓度值=8.32mm，豎向撓度限值查表可知18.75/600=31.25mm>8.32mm，豎向撓度滿(mǎn)足要求。

2.5 支撐結(jié)構(gòu)施工流程

支撐結(jié)構(gòu)施工流程見(jiàn)圖1。

3 ?支撐關(guān)鍵施工工序

3.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備

由于施工過(guò)程中原地面經(jīng)過(guò)開(kāi)挖，需進(jìn)行人工回填，回填按照50cm一層，逐層壓實(shí)，保證地基承載力達(dá)到200kN/m2（經(jīng)計(jì)算）;地面壓實(shí)后，澆筑5cm厚素混凝土找平，根據(jù)臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)圖紙安裝預(yù)制鋼管立柱基礎(chǔ)，安裝完成后對(duì)頂標(biāo)高進(jìn)行復(fù)測(cè)。

3.2 鋼管立柱安裝

立柱安裝前，將四根鋼管按照矩形布置，以保證鋼管支架的穩(wěn)定性，四根鋼管之間通過(guò)H300*300*87kg/m型鋼連接固定。鋼管立柱頂口為25mm厚鋼板法蘭，能夠滿(mǎn)足砂箱的支撐，兩側(cè)砂箱無(wú)法居中布置在鋼管立柱上，因此加設(shè)兩根H365*320*283kg/m型鋼作為扁擔(dān)梁。

3.3 砂箱安裝

砂箱作為輔助拆除底模板裝置，同時(shí)也用來(lái)消除基礎(chǔ)和鋼管立柱安裝時(shí)產(chǎn)生的高程誤差。每個(gè)砂箱設(shè)計(jì)承載力為150t，裝砂筒使用壁厚2cm、直徑30cm的無(wú)縫鋼管加工，在距離砂箱底5cm處對(duì)稱(chēng)設(shè)置4個(gè)4cm直徑的出砂孔。砂箱安裝前根據(jù)實(shí)際所需高度進(jìn)行填砂預(yù)壓，預(yù)壓力為150t，完成后用塑料薄膜包裹，防止安裝后進(jìn)水，增加放砂難度。

3.4 支撐系統(tǒng)主梁、分配梁安裝

大蓋梁的自重、施工荷載通過(guò)主梁和分配梁向鋼管立柱集中傳遞。主梁尺寸、自重較大，安裝使用兩臺(tái)100t汽車(chē)吊抬吊，安放完畢后立即在主梁兩側(cè)焊接固定支撐桿件，同側(cè)兩根主梁之間預(yù)留2cm縫隙，以保證荷載上去后有下?lián)献冃蔚目臻g，待4根主梁安放完畢后，先用鋼筋將主梁橫縱之間連接加固，然后用20cm的等邊角鋼將相對(duì)的主梁連接牢固，完成后，在主梁上方按照75cm的間距布置縱向分配梁（長(zhǎng)度6m），作業(yè)時(shí)在主梁上設(shè)置安全繩，保證縱梁安裝過(guò)程中人員安全。

3.5 模板安裝

側(cè)模和底模均使用大塊組合鋼模板，模板厚度6mm，使用[10槽鋼作為背楞，模板與模板之間使用M20高強(qiáng)螺栓連接。側(cè)模使用精軋螺紋鋼對(duì)拉，使用雙榀[16槽鋼作為背條。在牛腿下方使用？準(zhǔn)48鋼管進(jìn)行頂托，間距75cm。

3.6 大蓋梁支架拆除

拆除支架時(shí)，先將砂箱上的螺栓孔擰開(kāi)，利用出砂孔進(jìn)行放砂，如果砂箱進(jìn)水結(jié)塊，可采用適合尺寸的鉆頭進(jìn)行排砂。受自重影響，隨著砂箱高度降低，底模和橫、縱梁都會(huì)逐步脫落，支架拆除流程圖如圖2。

3.7 蓋梁施工時(shí)安全措施

吊裝鋼筋籠，模板安拆，混凝土澆筑時(shí)，經(jīng)由交通主管部門(mén)批準(zhǔn)，支撐系統(tǒng)安拆，安排人員對(duì)施工下方道路進(jìn)行管制，禁止非作業(yè)人員及車(chē)輛通行，分配縱梁安裝完畢后，在分配梁兩端安裝臨邊防護(hù)圍欄和走道板，設(shè)置擋板，并對(duì)施工區(qū)域下方掛設(shè)雙層安全網(wǎng)，防止墜物。施工過(guò)程中全程由專(zhuān)人看管，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況對(duì)下方道路交通進(jìn)行導(dǎo)行。

4 ?大跨度支撐系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，SUKE-CA3在跨既有道路大跨度門(mén)式蓋梁施工上采用此支撐系統(tǒng)，撓度作為此支撐的最顯著指標(biāo)，澆筑后實(shí)測(cè)撓度僅為5mm，由此可知，此支撐系統(tǒng)能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)跨既有道路工況的蓋梁施工。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

在施工過(guò)程中，跨既有道路的門(mén)式蓋梁結(jié)構(gòu)使用的鋼管立柱、工字鋼、砂箱的施工方案進(jìn)行支撐施工時(shí)，材料均為常規(guī)構(gòu)件，重復(fù)利用率高。此結(jié)構(gòu)安裝迅速，能有效的解決道路交通問(wèn)題，為類(lèi)似工況蓋梁施工支撐系統(tǒng)提供了較好的參考，積累經(jīng)驗(yàn)。

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