混凝土梁橋整孔現(xiàn)澆施工方案優(yōu)選研究

馮 剛

（中鐵十八局集團(tuán)第五工程有限公司， 天津 300450）

1 引言

在交通網(wǎng)中， 公路建設(shè)有著較大的占比。 而在公路網(wǎng)中， 橋梁結(jié)構(gòu)物所占比例也在不斷提高。 其中， 因具備較好的靈活性以及適應(yīng)性， 整孔現(xiàn)澆混凝土梁橋得到較為廣泛的應(yīng)用［1］。 對于橋梁建設(shè)而言， 施工方案的選取與其質(zhì)量有著較大的聯(lián)系， 不恰當(dāng)?shù)氖┕し桨竿鶗?huì)導(dǎo)致項(xiàng)目出現(xiàn)較為嚴(yán)重的損失。 基于此， 對橋梁的施工方案進(jìn)行比選非常有必要。

2 工程概況

某高速公路全長36km， 按照六車道標(biāo)準(zhǔn)，100km/h 的速度進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文以該高速公路某橋梁為研究對象， 該橋梁有著1500m 的長度， 上部結(jié)構(gòu)為雙幅預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁， 箱梁參數(shù)如表1 所示。

表1 連續(xù)箱梁?參數(shù)表

該項(xiàng)目具體施工時(shí)， 在設(shè)計(jì)上相比于采用移動(dòng)模架法進(jìn)行施工時(shí)所具備的施工工期長， 投入大等缺點(diǎn)， 確定其以現(xiàn)澆支架法進(jìn)行施工時(shí)更具優(yōu)勢， 因此在具體施工時(shí)選用現(xiàn)澆支架法進(jìn)行施工。 為便于后續(xù)分析， 本文將針對其某跨開展方案的設(shè)計(jì)和比選， 該跨具有13m 以及15m 的橋墩高度， 具體所對比的方案有： 滿堂支架法以及梁式支架法。

通過對各種方案在設(shè)計(jì)和技術(shù)上的分析比較， 在成本上對各方案進(jìn)行分析， 綜合比選出兼具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的施工方案。

3 兩種施工方案的對比

3.1 梁式支架

對于跨度較大的現(xiàn)澆箱梁支架而言， 在兩墩之間僅進(jìn)行少量支點(diǎn)的設(shè)置或者不設(shè)置支點(diǎn)的方式， 能夠在較大程度上使地基處理的工作量得到減小， 因此， 在施工時(shí)擬定以梁式支架進(jìn)行施工［2-3］。 基于對梁體重量以及跨度等方面的考慮，擬定使用以2×17.94m 布置兩跨的連續(xù)梁支架，為能夠使跨度盡可能提高， 使其跨中撓度盡可能降低， 本方案以雙層貝雷梁結(jié)構(gòu)作為主梁， 并在承臺(tái)上設(shè)置φ630×8mm 的鋼管柱， 以使其具有較大的中支點(diǎn)受力， 以鉆孔灌注樁作為其基礎(chǔ)形式， 為便于拆卸支架， 將砂箱設(shè)置在立柱上。

將HN150×400 的分配梁設(shè)置在中支點(diǎn)以及邊支點(diǎn)鋼管柱上， 將2I40a 型鋼組設(shè)置到邊支點(diǎn)鋼管上， 以雙層不加強(qiáng)的普通貝雷梁按照0.9m的間距作為縱向主梁， 為確保桁架組具備足夠的橫向穩(wěn)定性， 使用標(biāo)準(zhǔn)的支撐架進(jìn)行連接。 具體布置如圖1 所示。

圖1 箱梁支架總體布置圖

為便于計(jì)算分析， 本文以有限元分析軟件Midas Civil 對該支架進(jìn)行建模分析。 具體如下圖2 所示。 鑒于該支架為臨時(shí)結(jié)構(gòu)， 故以容許應(yīng)力法對其進(jìn)行計(jì)算分析； 對于Q235B 型鋼材料而言， 基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 對于臨時(shí)結(jié)構(gòu)的Q235B 型鋼能夠使其容許應(yīng)力增加30%， 故以140mpa 作為容許正應(yīng)力， 以85mpa 作為容許剪應(yīng)力， 同理， 對于貝雷梁結(jié)構(gòu)， 則以273mpa 作為其容許正應(yīng)力， 以158npa 作為其容許剪應(yīng)力。

圖2 梁式支架整體計(jì)算模型

將I14 型鋼以0.3m 的間距布置到貝雷梁頂部位置， 在該I14 型鋼上以均布荷載或梯形荷載的方式布設(shè)上部荷載， 具體為：

梁體混凝土荷載： 基于對梁體橫斷面尺寸的考慮， 以分區(qū)方式對梁體頂?shù)装宓冗M(jìn)行計(jì)算， 以26KN/m3作為新澆筑鋼筋混凝土的荷載標(biāo)準(zhǔn)值；

對于模板和支撐架自重荷載： 基于對支架施工方式等的考慮， 以1KN/m2作為模板的自重標(biāo)準(zhǔn)值；

施工荷載： 以1KN/m2作為設(shè)備人員荷載，以1KN/m2作為混凝土荷載。

因篇幅有限， 本文僅列出部分?jǐn)?shù)據(jù)。 計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

可知， 該梁式結(jié)構(gòu)符合要求， 具有一定的可行性。

該梁式結(jié)構(gòu)的具體施工步驟為： 泥漿制備-施工鉆孔灌注樁-施工鋼管以及相應(yīng)分配梁-安裝貝雷梁以及頂部分配梁-搭設(shè)模板-安裝相關(guān)鋼筋-進(jìn)行混凝土的澆筑以及壓漿-拆除支架。 自搭設(shè)支架起， 到將該支架拆除， 共需要35 天的工期。 具體材料用量如表3 所示。

表3 一孔支架工程數(shù)量表

3.2 滿堂支架

針對該項(xiàng)目小于20m 墩高的特點(diǎn)， 擬定以碗扣式滿堂支架進(jìn)行施工。 以φ48×3.5mm 的鋼管作為碗扣支架立桿， 對于其總橋向而言， 以0.6m 的間距布置箱梁端部， 以0.9m 間距布置其中部； 對于其橫橋向布置而言， 以0.9m 間距布置其翼緣板， 以0.3m 布置其腹板， 以0.6m 布置其底板； 對于其豎向布置而言， 以1.2m 步距進(jìn)行設(shè)置［4］。

基于現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果， 其腹板處具有150kpa以下的地基承載力， 其余位置則具有120kpa 以下的地基承載力。 根據(jù)項(xiàng)目所處地質(zhì)條件， 將較為軟弱的地基挖除后進(jìn)行換填處理， 采用厚度為50cm 的宕渣以及厚度為30cm 的碎石墊層進(jìn)行換填， 并采用分層碾壓的方式進(jìn)行施工， 在其承載力滿足標(biāo)準(zhǔn)之后， 采用15cm 厚度的C20 混凝土進(jìn)行澆筑施工， 并將排水溝布設(shè)在其兩側(cè)位置，以避免降水對其產(chǎn)生影響。

圖3 碗扣式滿堂支架布置圖

其具體荷載的取值為： 26KN/m3的混凝土荷載； 0.5KN/m2的模板重量； 1KN/m2的設(shè)備及人員荷載； 0.42KN/m2的風(fēng)荷載豎向力。 將其結(jié)構(gòu)劃分如圖4 所示， 并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算， 所得結(jié)果如表4 所示。

圖4 跨中截面荷載條分示意圖

表4 各部位單根立桿受力計(jì)算結(jié)果

可知該方案各結(jié)構(gòu)受力均滿足要求， 技術(shù)上存在一定的可行性。

該方案施工流程為： 軟基處理→換填地基→分層澆筑和碾壓→鋪筑碎石墊層， 并進(jìn)行碾壓→檢測地基承載力→澆筑混凝土墊層-搭設(shè)支架，模板以及綁扎鋼筋， 安裝預(yù)應(yīng)力管道→混凝土的澆筑， 張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋→拆除支架［5］。 自搭設(shè)完支架到將其拆除， 共需要37 天的時(shí)間。 材料用量如表5 所示。

表5 一孔支架工程數(shù)量表

為便于對擬定方案進(jìn)行比選， 本文僅給出結(jié)構(gòu)不同處的材料用量， 其余同種材料因不處于比選范圍， 故不列出。

4 結(jié)語

基于上述分析可知， 兩種方案在技術(shù)上均存在一定的可行性， 因此， 為優(yōu)選出最佳方案，本文建議從經(jīng)濟(jì)性對其進(jìn)行分析。 具體如表6 所示。

表6 各方案經(jīng)濟(jì)性對比圖

對所擬定方案進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的對比分析可知， 所擬定方案所采用的都是常規(guī)的支架設(shè)計(jì)， 具有較為簡單的結(jié)構(gòu)， 以及較好的穩(wěn)定性。技術(shù)上而言兩種方案均可行， 而從經(jīng)濟(jì)上對比可知， 梁式支架兼具技術(shù)性以及經(jīng)濟(jì)性， 因此應(yīng)優(yōu)選梁式支架作為施工方案。