淺談混凝土變截面連續(xù)箱梁0#塊節(jié)段支架安全

葉強(qiáng)

摘要：某城市主干道主橋跨越滁河采用三跨變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨越滁河主航道，主橋箱梁0#塊是全橋的重點(diǎn)，0#塊支架安全，是主橋線型控制、橋梁上部結(jié)構(gòu)質(zhì)量、安全的重要保證，是全橋成功的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：建筑施工; 橋梁工程;設(shè)計(jì);荷載

本橋位于直線和圓曲線段上，橋梁分孔線均為設(shè)計(jì)道路中心線法線，主橋橋跨中心線與航道中心線交角為5.882°。主橋采用三跨變高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁跨越滁河主航道，跨徑布置為50+80+50m，北側(cè)引橋采用2×24m、（24+25.5+24）m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及一跨15m后張法預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆板梁，南側(cè)引橋采用5×24m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，橋梁全長(zhǎng)436.5m。

1 0#塊施工支架設(shè)計(jì)

主橋變截面箱梁0#塊節(jié)段長(zhǎng)16米，中心高度4.5米。主橋墩7#、8#上各有兩個(gè)0#塊，全橋共4個(gè)，是連續(xù)箱梁的中心，在主橋墩施工完成后，利用承臺(tái)平臺(tái)上的懸澆平衡鋼管支撐及墩身預(yù)留孔搭設(shè)0#塊支架系統(tǒng)形成作業(yè)平臺(tái)。

主墩0#塊混凝土總計(jì)380方，扣除主墩墩身上7米范圍內(nèi)混凝土175方以外，兩側(cè)4.5米懸臂范圍內(nèi)混凝土重量均為（380-175）/2*2.5=256.25噸，加上施工荷載及支架自身重量等其他荷載按照1.4倍計(jì)算，懸臂端荷載F=256.25*1.4=358.8噸，則兩側(cè)的鋼管樁支架荷載能滿足要求。

鋼管樁穩(wěn)定性驗(yàn)算，以Ф426鋼管樁為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，鋼管樁總長(zhǎng)度L=718cm，鋼管樁回轉(zhuǎn)半徑i=（d12+d22）^0.5/4=（42.62+412）^0.5/4=14.78cm，則自由度λ=L/i=718/14.78=48.6<100，則穩(wěn)定性滿足要求。同理Ф630鋼管樁長(zhǎng)度同Ф426鋼管樁，鋼管樁回轉(zhuǎn)半徑比Ф630鋼管樁大，則穩(wěn)定性更能滿足要求。

2 荷載驗(yàn)算

2.1 橫梁驗(yàn)算

橫向雙拼I40a工字鋼按0#塊支架平面圖尺寸所示，懸臂端每測(cè)設(shè)置2根雙拼I40a工字鋼，則平均每道工字鋼承受的荷載為358.8/2=179.4t。不考慮懸臂端的荷載，工字鋼按照7.2m驗(yàn)算，總計(jì)分為2段，平均每段按照3.6米計(jì)算，則平均荷載為q=179.4*10/2/3.6=249.2KN/m。

按照兩等跨連續(xù)梁荷載驗(yàn)算：

強(qiáng)度驗(yàn)算：M=0.07ql2=0.07*249.2*3.62=226.1KN.m

雙拼I40a工字鋼截面系數(shù)W=1085.7*2=2171.4cm3

σ=M/W=226.1*1000/2171.4=104.1Mpa<[σ]=145Mpa

強(qiáng)度滿足要求。

撓度驗(yàn)算：雙拼I40a工字鋼慣性矩I=21714*2=43428 cm4

f=0.521ql4/100EI=0.521*249.2*1000*3.64/100*2.1*105*106*

43428*10-8=2.39mm

撓度滿足要求。

2.2 縱梁驗(yàn)算

縱向雙拼I36工字鋼計(jì)算時(shí)只考慮6道，則平均每道受力為358.8/6=59.8t，墩身至最外側(cè)工字鋼縱梁間距為2.08米，則懸臂端長(zhǎng)度為2.42米，計(jì)算時(shí)按照4.5米長(zhǎng)度平均荷載計(jì)算（實(shí)際懸臂端的荷載偏?。?，q=59.8*10/4.5=132.9KN/m。

2.42米懸臂端按照集中荷載驗(yàn)算進(jìn)行驗(yàn)算：

強(qiáng)度驗(yàn)算：M=0.125ql2=0.125*132.9*2.422=97.29KN.m

雙拼I36a工字鋼截面系數(shù)W=877.6*2=1755.2cm3

σ=M/W=97.29*1000/1755.2=55.4Mpa<[σ]=145Mpa

強(qiáng)度滿足要求。

撓度驗(yàn)算：雙拼I36a工字鋼慣性矩I=15796*2=31592cm4

f=5ql4/384EI=5*132.9*1000*2.424/384*2.1*105*106*31592*10-8=0.89mm

撓度滿足要求。

另外以兩墩身間間隔4米的雙拼I36工字鋼縱梁進(jìn)行驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算，兩墩身4米段箱梁混凝土體積約為80方，則荷載重量為80*2.5*1.4=280噸，則平均每根縱梁該處的荷載為280*10/6=466.7KN，平均荷q=466.7/4=116.7KN/m，

強(qiáng)度驗(yàn)算：M=0.125ql2=0.125*116.7*42=233.4KN.m

雙拼I36a工字鋼截面系數(shù)W=877.6*2=1755.2cm3

σ=M/W=233.4*1000/1755.2=133Mpa<[σ]=145Mpa

強(qiáng)度滿足要求。

撓度驗(yàn)算：雙拼I36a工字鋼慣性矩I=15796*2=31592cm4

f=5ql4/384EI=5*116.7*1000*44/384*2.1*105*106*31592*10-8=5.86mm

撓度滿足要求。

因此縱梁是滿足要求的。

2.3 斜撐驗(yàn)算

為增強(qiáng)支架的整體穩(wěn)定性，背水面沿外側(cè)采用φ273mm壁厚5mm鋼管樁做斜撐，使之與鋼管樁連成一體形成強(qiáng)有力的鋼架片，鋼架片間打縱、橫向剪刀撐，形成整個(gè)穩(wěn)定的支架。

斜撐受力計(jì)算：懸臂端總長(zhǎng)4.5米，在2.5米段范圍的混凝土荷載為358.8/4.5*2.5=199.3噸。每側(cè)共4根斜撐，則每根斜撐承受的荷載為199.3/4=498KN/cos19.30=528KN，實(shí)際每根鋼管樁承受的荷載

【F】=3.14*0.273*0.005*140*106=600KN>528KN，因此滿足要求。

水平方向每根鋼管樁承受的荷載為199.3/4=498KN/sin19.3=165KN，由于鋼管樁位于承臺(tái)上，因此水平向的力直接作用在承臺(tái)上，因此能滿足要求。

3 側(cè)模板結(jié)構(gòu)的計(jì)算

3.1 面板驗(yàn)算

設(shè)計(jì)模板的形式與用料，計(jì)算用板塊為假設(shè)的最不利板塊，其中面板為5mm厚鋼板;橫筋間距300mm的[8槽鋼;面板、橫肋、背楞的強(qiáng)度與剛度計(jì)算：

上述構(gòu)件均為受彎構(gòu)件，與面板直接焊接的橫筋是面板的支承邊;背楞作為橫筋的支座;拉栓及銷軸作為背楞的支座。

3.1.1 鋼面板計(jì)算

鋼面板與橫肋采用斷續(xù)焊焊接成整體后，把鋼面板當(dāng)作單向板計(jì)算。一塊面板的寬度一般在1.5m左右，肋的間距為300mm，故面板按5跨連續(xù)梁計(jì)算。模板板面為5mm厚鋼板，橫肋為[8槽鋼，背楞為雙拼[8槽鋼。

3.1.1.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

跨度/板厚=300/5=60<100，屬于小撓度連接板。查手冊(cè)“建筑施工手冊(cè)”，得彎距系數(shù)為-0.100。

取10㎜為計(jì)算單元，荷載為： q=0.07258kN/mm，經(jīng)計(jì)算得：

Mx=系數(shù)*ql2=0.1*0.7258*2572=4793.8N·mm

截面抵抗矩：

式中 ?b——板寬，取10㎜

h——板厚，取5㎜

面板最大的內(nèi)力為：σx=Mx/Wx=4025.3/41.67=115.04N/mm2

3.1.1.2 撓度計(jì)算

強(qiáng)度、剛度均滿足要求！

3.2 橫肋計(jì)算

橫肋采用單拼[8槽鋼，截面性能為：A=1024 mm2， Ix=1013000mm4，Wx=25300 mm3。間距300mm左右，桁架間距為1100mm，橫肋支撐在桁架上，按跨度1100mm簡(jiǎn)支梁計(jì)算：

跨中最大應(yīng)力為：

強(qiáng)度滿足要求。

跨中最大變形為：

滿足變形要求。

4 主墩支座的安裝

主墩上共有16個(gè)盆式支座，其中20.0型8個(gè)，12.5型8個(gè)，每個(gè)墩身上4個(gè)。支架搭設(shè)結(jié)束后，開始鋪設(shè)底板前，首先施工測(cè)量放樣安裝支座并調(diào)平。

5 壓載、變形觀測(cè)及預(yù)拱度的設(shè)置

為消除非彈性變形，實(shí)測(cè)彈性變形，需要對(duì)底模及支架進(jìn)行預(yù)壓。預(yù)壓荷載采用砂袋，根據(jù)以往類似橋型的施工經(jīng)驗(yàn)，0#塊混凝土擬計(jì)劃分兩次澆筑，第一次澆筑至腹板上倒角下10cm位置（混凝土約236m3*2.5=590t），第二次再澆筑頂板及翼緣板混凝土，考慮模板的自重及部分施工荷載按50t考慮，進(jìn)行等載預(yù)壓，則預(yù)壓重量按照640t考慮。根據(jù)0#塊重量分布情況布設(shè)砂袋，觀測(cè)點(diǎn)位置具體見《0#塊支架預(yù)壓沉降變形觀察位置平面布置圖》。

預(yù)壓順序?yàn)椋?/p>

0——25%——50%——75%——100%——75%——50%——25%——0，加載完畢后，立即進(jìn)行沉降跟蹤觀測(cè)，滿載后48小時(shí)后即可卸載。底模標(biāo)高=設(shè)計(jì)標(biāo)高+計(jì)算滿載時(shí)的彈性變形值調(diào)整模板標(biāo)高。

0#塊混凝土方量為380m3，澆筑時(shí)用輸送泵兩端對(duì)稱供應(yīng)砼，以保證支架均衡受載，0#塊砼為兩次澆筑，具體方法略述。

該橋梁0#塊實(shí)體施工，線型良好，各項(xiàng)指數(shù)符合相關(guān)要求，該橋梁獲揚(yáng)子杯

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》JGJ162-2008及相關(guān)工程施工計(jì)算手冊(cè)

[2]《城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》CJJ2-2008