大曲率變截面箱梁梁式支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)

李金昌

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司，山西太原 030000）

現(xiàn)澆梁是高速公路橋梁工程中的重要結(jié)構(gòu)形式，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性好，外形美觀。在現(xiàn)澆梁的各項(xiàng)施工工序中，合理選擇支架結(jié)構(gòu)，降低臨時(shí)結(jié)構(gòu)投資成為施工企業(yè)增加企業(yè)利潤的重要手段，支架受力的正確驗(yàn)算是保證支架搭設(shè)成功的基礎(chǔ)。

1 工程概況

文縣東互通式立交包含特大橋2859.25m/1座，起訖點(diǎn)樁號(hào)：YK58+707.5/ZK58+703.5-YK61+544.5/ZK61+585，立交匝道橋1601m/5座，共包含鋼筋混凝土現(xiàn)澆箱梁9聯(lián)。A匝道第六聯(lián)22-26#墩為3×18.5m+1×18m現(xiàn)澆鋼筋混凝土箱梁梁體采用單箱多室斜腹板結(jié)構(gòu)，梁高1.4m，頂寬21.616～36.951m，懸臂長2m，底寬19.616～34.951m，頂板厚度25cm，腹板厚度45～65cm，底板厚度22cm，每跨在跨中設(shè)置橫隔板厚度30cm。現(xiàn)澆箱梁縱向坡度為3.45%，平曲線半徑為125m。本工程箱梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為大曲率變截面，箱室結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變。

2 方案比選

原計(jì)劃采用盤扣式滿堂支架施工，此方法優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)變截面曲線橋支架搭設(shè)適應(yīng)性強(qiáng)，但此種方案由于工期緊迫、造價(jià)大、材料用量大且運(yùn)輸困難等原因未被采用。

貝雷梁式支架具有成本投入小，搭設(shè)速度快的優(yōu)點(diǎn)，且A匝道第六聯(lián)位于架梁通道上，工期緊迫，采用本方案施工。

圖1 支架縱斷面圖

3 支架體系設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆箱梁采用梁式支架，支架鋼管上方依次安裝牛腿、鋼板、落模砂箱、承重梁、分配梁、橫梁、縱向方木、竹膠板。

立柱采用φ529mm×10mm鋼管，鋼立柱橫向標(biāo)準(zhǔn)間距為3.75m、4.5m，縱向標(biāo)準(zhǔn)間距為3m、4.5m（如圖1、2所示）。立柱鋼管之間加設(shè)φ273mm×6mm縱向和橫向平聯(lián)，豎向間距7m。立柱鋼管基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)尺寸的采用為2m(長)×2m(寬)×0.6m(高)。鋼管頂部為落架砂筒，砂筒上面為雙拼I40a工鋼承重梁。工字鋼承重梁上面布置縱橋向國產(chǎn)321貝雷梁分配梁，間距0.9m。分配梁上橫向布置I10工鋼，間距0.75m。底板范圍內(nèi)橫梁上布置10cm×10cm方木,在腹板范圍布置間距0.4m，底板范圍布置間距0.3m,方木上方布置15mm厚竹膠板。翼緣板部分在梁式支架上方搭設(shè)扣件式支架進(jìn)行澆筑。

圖2 支架橫斷面布置圖

4 支架計(jì)算

4.1 荷載匯集

恒荷載：新澆筑混凝土自重為q1,根據(jù)容重26KN/m3進(jìn)行計(jì)算[1]，模板自重（按150kg/m2考慮）q2=1.5KN/m2。

活荷載：施工荷載：q3=2.5KN/m2，振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載水平面模板為2.0KN/m2，澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載取均布荷載2.0KN/m2。

4.2 荷載組合

強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，承載能力極限狀態(tài)考慮荷載效應(yīng)的基本組合為，荷載設(shè)計(jì)值=1.2恒載標(biāo)準(zhǔn)值+1.4活載標(biāo)準(zhǔn)值。剛度計(jì)算時(shí)，正常使用極限狀態(tài)考慮荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合為，荷載標(biāo)準(zhǔn)值=恒荷標(biāo)準(zhǔn)值+活載標(biāo)準(zhǔn)值。

4.3 檢算依據(jù)

A3鋼組合應(yīng)力設(shè)計(jì)值為215MPa，剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值為 125MPa，16Mn鋼組合應(yīng)力設(shè)計(jì)值為 273 MPa，抗剪強(qiáng)度為208MPa；梁許用撓度為L/400。

4.4 構(gòu)件驗(yàn)算

采用邁達(dá)斯軟件整體建模計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖3、圖4所示。

圖3 整體建模1

I10分配梁驗(yàn)算最大組合應(yīng)力：σmax=93.5MPa<215MPa,符合要求。最大剪應(yīng)力：τmax=51.8MPa<125MPa,符合要求。

貝雷梁驗(yàn)算最大組合應(yīng)力：σmax=258.3MPa<273MPa,符合要求。最大剪應(yīng)力：τmax=168.1MPa<208MPa,符合要求。懸臂端最大變形f=5.42-4.52=1mm,小于1560/250=6.24mm，跨中最大變形f=4.65mm,小于6000/4000=15mm，符合要求。

梁的驗(yàn)算最大組合應(yīng)力為：σmax=112.6MPa<215MPa,符合要求。最大剪應(yīng)力：τmax=70.8MPa<125MPa,符合要求。最大變形f=4.51mm,小于4290/400=10.725mm，符合要求。

鋼管支反力：最大反力為824.4KN。

鋼管強(qiáng)度驗(yàn)算：根據(jù) 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50017-2017)[2]計(jì)算軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度。σ=50.59MPa<215MPa, 穩(wěn)定性計(jì)算:σcr=142.06MPa,σ<σcr,滿足要求。

4.5 基礎(chǔ)驗(yàn)算

根據(jù)《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D62-2018）[3]地基承重驗(yàn)算：σ=F/A=842.4KN/（2m×2m）=210Kpa＜［σ0］, 本段采用隧道洞渣換填，試驗(yàn)檢測，［σ0］＞350KPa,滿足要求。

圖4 整體建模2

5 地基處理

施工基礎(chǔ)前需對(duì)地基軟弱層進(jìn)行換填，后對(duì)其進(jìn)行承載力測試，支架基礎(chǔ)保證地基承載力不得小于210Kpa。采用洞渣進(jìn)行換填，換填完成后進(jìn)行分層壓實(shí)，換填松散厚度不大于50cm一層，壓實(shí)度不低于95%，壓實(shí)完成后由試驗(yàn)室人員進(jìn)行檢測，出合格報(bào)告后方可進(jìn)行下步工序施工[4]。

6 支架施工要點(diǎn)

本方案為節(jié)約成本采用可移動(dòng)式獨(dú)立基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)抗扭能力較弱，所以豎向每隔7m加設(shè)縱向和橫向平聯(lián)[5]；本聯(lián)現(xiàn)澆梁為大曲率變截面，現(xiàn)場施工時(shí)要準(zhǔn)確計(jì)算每根立柱位置頂標(biāo)高，通過立柱頂標(biāo)高控制底板標(biāo)高；為了檢查基礎(chǔ)承載力、地基沉降量、支架剛度、強(qiáng)度以及整體穩(wěn)定性是否符合要求，消除支架非彈性變形，保證施工質(zhì)量，需按照相關(guān)要求對(duì)支架進(jìn)行預(yù)壓；箱梁貝雷梁盡可能順線路布置，匝道分叉處箱梁加寬段三角區(qū)貝雷梁采用扇形布置，間距適當(dāng)縮?。ㄈ鐖D5、6所示）。

圖5 三角區(qū)貝雷片布置

7 支架拆除

箱梁混凝土全部澆筑施工完成后，并且養(yǎng)生不少于7d，混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范允許拆除強(qiáng)度，經(jīng)監(jiān)理工程師檢查驗(yàn)證確認(rèn)后，方可拆除支架[6]。拆除支架須一跨一跨進(jìn)行拆除，拆除完一跨方可拆另一跨。每一跨從上往下拆除，嚴(yán)禁上下交叉作業(yè)。支架首先拆除翼緣板范圍內(nèi)的支架，然后拆除底板范圍內(nèi)支架。拆除過程中在橫向應(yīng)同時(shí)、在縱向應(yīng)對(duì)稱均衡卸落，模板宜從跨中向支座方向依次循環(huán)卸落。

8 結(jié)束語

現(xiàn)澆箱梁的支架施工方法、方式很多且各有特點(diǎn)，而梁式支架法具有縮短工期，施工簡潔、操作方便、技術(shù)成熟而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛的用于公路、鐵路等大型橋梁復(fù)雜現(xiàn)澆梁工程施工。

圖6 整體支架效果