2019年第4期摇摇摇摇摇摇摇摇摇
广东公路交通
摇摇
GuangdongHighwayCommunications
摇摇摇摇摇
Vol郾45No郾4Aug郾2019
文章编号:1671-7619(2019)04-0157-04DOI:10.19776/j.gdgljt.2019-04-0157-04
复杂工况下大跨径变截面现浇箱梁支架设计
张万里,杨摇勇
(广东大公路工程有限公司,广州510620)
摘要:现浇箱梁是桥梁施工中危险性较大的分项工程[1],现浇支架的合理设计是保证施工安全的关键。结合洪湾枢纽互通跨洪湾涌现浇箱梁跨径大、截面复杂的实际情况,采用了一种钢管贝雷与碗扣支架组合的满堂式支架进行施工,并对支架进行了分析验算,根据分析验算结果提出了几点施工建议。关键词:桥梁工程;复杂工况;大跨径;变截面;现浇箱梁;支架设计
中图分类号:U445.4摇摇摇文献标志码:B
0摇引言
大可达33m。整体工程地质条件较为复杂,总体适宜性较差,软土影响大。
桥梁跨越的洪湾涌水面宽约120m,桥梁与河岸斜交约80毅,水深约3.0m,常水面标高为+0.0m水流较缓,现场实测水流速度在1m/s以下。~+1.0m左右,100年一遇最高水位为+1.34m。
现浇箱梁是桥梁工程中较普遍的结构形式之一,应用非常广泛。在工程实践中,现浇箱梁多采用临时支架来支撑模板进行施工,工艺也相对比较成熟,但在不少工程的现浇箱梁施工中,也发生了安全事故,造成了较大的损失。因此,现浇箱梁支架的合理设计是保证施工安全的关键,尤其是在施工环境复杂、地质条件较差的大跨径变截面现浇箱梁施工中,需对施工支架进行专门设计。洪湾枢纽互通是连接港珠澳大桥珠海连接线、港珠澳大桥西延线(洪鹤大桥)、广东西部沿海高速公路月环至南屏支线延长线以及金港路(横琴二桥)的控制性工程,其主线桥采用双向6车道高速公路标准,设计行车速度100km/h。
洪湾枢纽互通跨洪湾涌节点桥为互通交叉点西侧主线桥,包含G匝道减速车道及F匝道加速车道,设计为主跨m预应力混凝土连续梁桥,箱梁为变宽度、变高度单箱双室直腹板结构。左、右幅桥梁分开布置,右幅桥跨径布置为(32m+m+34m),箱梁顶宽19.75~15.75m;左幅桥跨径布置
2摇现浇箱梁施工难点
采用挂篮悬浇法施工。
1摇工程概况
(1)主跨m现浇连续箱梁,多采用挂篮悬浇的施工工艺,但该工程桥梁的宽度变化较大,无法
(2)工程条件复杂,淤泥质软土层厚,需在水(3)桥梁底部设计为1.6次抛物线变高度截(4)箱梁自重大,箱梁高度最大达4.0m,对支
域深厚软土地质条件下搭设模板支架,支架基础需进行专门设计,施工难度较大。
面,常用的梁柱式模板支架难以适应梁底的曲线设计。
架承载能力要求高。预应力混凝土结构在预应力施工前,对支架的不均匀沉降较为敏感,易导致混凝土开裂。
为(48m+m+38m),箱梁顶宽23.833~17.152m。中支点处梁高4.0m、跨中及边支点处梁高2.1m,采用纵、横、竖三向预应力体系,混凝土标号为C50。
项目位于亚热带海洋性季风气候,雨量充沛,
3摇支架设计
根据桥位处的地形情况及箱梁结构形式,从结构受力、施工的难易程度及安全性等方面,针对桥位处水域软土深厚、变宽变高的桥梁结构的特点,最终采用碗扣支架与钢管贝雷组合的满堂式支架进行施工。
支架基础采用准820伊10mm螺旋钢管桩形成排桩基础,单根钢管桩长度36m,入土深度约
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台风、暴雨等危害较大的灾害性天气频繁的地区。桥址区软土发育,钻探揭示淤泥质软土层厚度最
作者简介:张万里(1976-),男,大学本科,路桥工程师,主要从事公路桥梁建设工作,E-mail:1161528379@qq.com。
2019年第4期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇32.5m,横桥向每排5根,横桥向间距根据箱梁宽度变化;纵桥向间距从中墩附近的6m递增到跨中的9m,使每排桩的竖向荷载基本一致。排桩基础顶设置2HM588伊300型钢组成的主横梁,其上设置标准型贝雷梁,腹板对应位置为45cm间距的三拼贝雷梁,相邻腹板间及翼板各设置一组102cm的双拼贝雷梁。为了适应现浇箱梁宽度的变化,同步调整贝雷梁间的相对间距,确保三拼贝雷梁正对箱梁腹板,双拼贝雷梁则在箱梁腹板间及翼板居中布置。
贝雷梁上按照纵桥向60cm等间距布设I14a工字钢分布梁。为了更好地适应现浇箱梁底板变高度曲线设计,分布梁上搭设准48伊3.5mm碗扣支
摇摇摇摇总第163期
架,碗扣支架高度为4.8~7.0m,两侧宽度比箱梁各增加1.2m。支架立杆顺桥向布距统一为60cm,横桥向翼板布距为120cm、底板为90cm,腹板位置加密为30cm,水平杆件竖向布距为120cm。根据规范要求设置纵向、横向及水平剪刀撑和扫地杆等构造杆件。碗扣支架顶设置可调节顶托,通过立杆的高度及可调顶托来适应现浇箱梁底板的曲线设计,同时便于底模松脱,方便拆模。顶托上纵向并排布置准48伊3.5mm钢管分布梁,纵向钢管分布梁上为横向为10cm伊10cm方木及2cm厚优质竹胶模板,其中跨洪湾涌现浇箱梁支架如图1所示。
图1摇跨洪湾涌(左幅)现浇箱梁施工支架
4摇支架结构分析
行分析。为了简化模型,将碗扣支架和钢管贝雷支架分别计算,先按照规范法进行碗扣支架的分析,再将碗扣支架立杆荷载通过I14a分布梁施加到贝雷梁结构上,贝雷梁及以下结构采用Midas/Civil建模进行计算。
由于现浇箱梁是逐跨分节段施工的,每个节
段钢筋混凝土施工完成后即施加预应力,每个节段施工完成后,箱梁自重转移到桥墩,该段支架荷载则迅速减小。比较各节段施工支架的荷载及结构,偏安全地选择左幅现浇第1施工节段支架进·158·
2019年第4期4.1摇碗扣支架分析[2-4]
张万里,等:复杂工况下大跨径变截面现浇箱梁支架设计
自重荷载取1.2的组合系数。
总第163期
布梁上,计算时不再考虑组合系数,贝雷钢管支架4.2.1摇强度分析
架自重2.0kN/m2,人群及机具荷载1.5kPa,混凝土倾倒荷载2.5kPa,混凝土振捣荷载2.0kPa。由于桥位处河涌水流缓慢,无船只通行,计算中流水压力、流冰压力、船只及漂浮物撞击力忽略不计,风荷载按规范计算。
荷载组合系数:(1)强度验算采用基本组合,结构重要性系数取1.0,凝凝土及模板支架自重分项系数取1.2,人群及机具荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载等分项系数取1.4,风荷载等分项系数取1.1,组合值系数取0.8;(2)变形验算采用1.0,不计人群及机具荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载。
按照从上至下的方式,分别验算底模、方木、钢管分布梁的强度及变形,均满足要求。验算碗扣支架的强度及稳定性,腹板位置单根立杆的轴力值为13.7kN~25.9kN,顶底板位置单根立杆的14.7kN,均小于规范单根立杆轴力设计值30kN,碗扣支架强度及稳定性满足要求。按照规范法对碗扣支架整体稳定性进行验算,风荷载产生的附加轴力值极小,支架稳定性满足要求。实际上该碗扣支架的高宽比小于1,支架本身具有足够的稳定性。
4.2摇贝雷钢管支架验算[5]
运用Midas/Civil建立贝雷钢管支架计算模型。为了简化模型,将支架按照箱梁最大宽度处的截面进行建模,模型离散后主要为桁架单元和梁单元。碗扣支架立杆传递下来的荷载作用在分
NBZ21
地质孔口淤泥淤泥质黏土粉质黏土
标高/m-1.18-23.58-33.18-43.78
02460
推荐侧阻力/kPa
荷载计算:凝凝土容重26.0kN/m3,模板、支
贝雷钢管支架中,I14a分布梁、2HM588伊300
型横梁为Q235钢材,[滓]=215MPa,[]=
125MPa;单片贝雷梁的容许弯矩[M]=788.2kN·m,容许剪力[Q]=245.2kN。通过软件对承载能力极限状态下的支架进行分析,计算结果如下:=215MPa;最大剪应力
I14a分布梁,最大正应力滓=28.1MPa<[滓]
=46.7MPa<[]=
125MPa。
标准组合,凝凝土及模板支架自重分项系数取
[M]=788.2kN·m;最大剪力Q=242.7kN<[Q]=245.2kN。
2HM588伊300型主横梁,最大正应力滓=
单片贝雷梁,弯矩最大值M=407.4kN·m<
97.2MPa<[滓]=215MPa;最大剪应力=32.1MPa<[]=125MPa。4.2.2摇刚度分析
根据计算结果可知,支架强度满足要求。支架使用前要进行预压,以消除非弹性变形,
轴力值为21.5kN,翼板位置单根立杆的轴力值为
因此,支架变形分析时采取弹性计算法。在正常使用极限状态下,通过软件计算贝雷钢管支架的变形,各构件的最大竖向变形(挠度):I14a分布梁为1.mm,贝雷梁为15.3mm,主横梁为4.3mm,各构件的最大竖向变形(挠度)均小于规范规定的L/400的限值,故贝雷钢管支架的刚度满足要4.2.3摇钢管桩基础承载验算求[6]。
由软件计算知,单根钢管桩的最大竖向荷载
为1365.1kN。根据桥梁地质报告,桥位处地质情况如表1。
NCZ4
地质孔口淤泥淤泥质黏土
粗砂
标高/m-4.52-28.02-32.02-38.52
02470
推荐侧阻力/kPa
表1摇桥位处地质情况
支架钢管桩基础按摩擦桩计算,钢管桩顶面标高为+1.2m。根据《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)计算单桩竖向极限承载力,考虑桩端土塞
效应[7]。经计算,桩端需进入粉质粘土层方可满足承载力要求,单根钢管桩最小桩长为35.5m,因此钢管桩长度36m满足受力要求。
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2019年第4期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇
钢管桩型号为准820伊10mm钢管,偏保守地取钢管桩嵌固点为粉质黏土层表面,不考虑淤泥、淤泥质黏土层对钢管桩的嵌固作用。经计算,桩顶最大竖向荷载Nmax=1365.1kN,则滓=96.6MPa<205MPa,稳定性满足要求。
近箱梁实体结构[6]。
摇摇摇摇总第163期
梁自重的荷载的1.1倍,荷载布置形式应尽量接
(6)现浇箱梁逐跨分节段施工,每个节段施加
预应力后,其自重荷载即转移到桥墩上,支架承载减小,但为确保支架整体的安全性,应待整联箱梁施工完成后再进行支架拆除。
洪湾枢纽互通跨洪湾涌节点桥现浇箱梁跨径
5摇支架施工
钢管桩排桩基础应采取措施精确定位、控制好钢管桩的垂直度,确保同排5根钢管桩在同一直线上。同排钢管桩的入土深度要基本一致,停止振动入土标准为标高与贯入度双控,以贯入度控制为准,最后1min的入土深度不超过5cm。
(2)钢管桩顶面应精确找平,主横梁与钢管桩
(1)钢管贝雷支架采用“钓鱼法冶逐跨搭设。
6摇结语
较大、截面多变、施工环境复杂,采用钢管贝雷与碗扣支架组合的满堂式支架进行施工。通过对该组合支架结构体系强度及稳定性的分析验算,表明该施工方案合理可行,为现浇箱梁的安全施工提供了理论依据。洪湾枢纽互通跨洪湾涌节点桥现浇箱梁已施工完成,该施工方法可供类似工程施工借鉴参考。
参考文献:
北京:人民交通出版社股份有限公司,2015.
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(收稿日期:2019-03-10)
应顶紧,并采用加劲板等方式增强两者之间的连接,确保同排钢管桩共同受力。主横梁型钢拼接组合时,采用工字钢翼板断续焊形式,应注意焊缝长度和焊接质量。
(3)由于贝雷梁的相对间距随着箱梁宽度变
化,因此贝雷梁安装前需在主横梁上放好点位,确保贝雷梁与相应的箱梁的位置对应;同时应尽量使贝雷梁的立杆正对主横梁,否则需采取措施对贝雷梁进行加劲,以确保贝雷梁的抗剪能力。贝雷梁与主横梁、分布梁之间应进行有效的连接固定。
(4)因箱梁宽度变化较大,为了确保箱梁各部
166-2016[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.2017,37(6):114-117.
桥加宽现浇箱梁碗扣支架方案设计与验算[J].中外公路,
位对应碗扣支架立杆的密度,立杆布设前需准确放样。碗扣支架搭设控制要点较多,需严格按照技术规范的要求执行,施工过程中应加强检查验收。
(5)支架使用前,需对支架进行预压,以消除
[J].公路,2014(9):103-106.
合支架设计与分析[J].施工技术,2016,45(17):76-78.京:人民交通出版社,2011.筑工业出版社,2008.
支架结构的非弹性变形和基础不均匀沉降的影响,同时取得支架弹性变形的实际数值,作为支架立模预拱值数据设置的依据。支架预压荷载为箱
建筑工业出版社,2017.
DesignofFalseworkforCast-in-placeBoxGirderwithLargeSpanVariable
CrossSectionunderComplicatedConditions
(GuangdongChangdaHighwayEngineeringCo.,Ltd.,Guangzhou510620)
ZHANGWanli,YANGYong
Abstract:Cast-in-placeboxgirderisadangerousprojectinbridgeconstruction,reasonabledesignofthesupportforthatisthekeytoensureconstructionsafety.Beingcombinedwiththeactualsituationofthecast-in-placeboxgirderwithlargespanandvariablecrosssectionofHongwanHighwayInterchangeacrosstheHongwanRiver,afull-framesupportwithsteelpipebaileyandcuplocksteeltubularscaffoldinghasbeenusedforconstruction,whichisalsoanalyzedandchecked.Accordingtotheanalysisresults,severalconstructionsuggestionshavebeenputforward.
Keywords:bridgeengineering;complicatedcondition;largespan;variablecrosssection;cast-in-placeboxgirder;designoffalsework
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