现浇箱梁跨河支架基础的设计与施工

王云龙，朱晓燕

(浙江登峰交通集团有限公司)

现浇箱梁跨河支架基础的设计与施工

王云龙，朱晓燕

(浙江登峰交通集团有限公司)

以NJ河大桥实际工程项目为依托，在分析NJ河大桥实际工程背景的基础上，主要研究了现浇箱梁跨河支架基础的设计与施工，从施工方案设计入手，重点分析了现浇支架及模板，混泥土施工以及钢筋及预应力三个方面具体内容，深入而详细的研究阐述了荷载，梁强度及预应力计算以及支架模板的受力分析等内容。

桥梁;现浇箱梁;支架;设计;施工

1 工程背景

某高速公路一标段TN路桥规划HH路至LZ路北规划道路，某合同段横跨 NJ河，交角为90°，跨径为22-28-22 m，全长72 m。为三联式预应力混凝土连续箱梁桥，一、三联为现浇预应力混凝土连续箱梁，二联为预制装配式预应力混凝土连续箱梁，第一联、第三联设计为现浇预应力连续箱梁，第二联设计为预制安装组合箱梁，第一联梁高1.7 m，第二联梁高1.8 m，第三联梁高2.0 m。机动车道采用单室双箱截面，梁宽13.5 m，非机动车道采用单室单箱截面，梁宽8.5 m，跨中梁中心高2.0 m，支点中心处梁高3.8 m，梁高采用二次抛物线规变化;该桥基础形式为钻孔灌注桩，共30颗，桥台钻孔桩直径1.2 m，长38 m，桥墩钻孔桩直径1.5 m，桥墩、桥台桩顶皆设有承台，桥台为肋式台，桥墩为立柱，立柱直径1.3m。上部构造为现浇连续箱梁，箱梁高1.4 m，梁室高0.98 m，底板厚0.2 m，顶板厚0.22 m，腹板宽0.45 m。箱梁采用 C50混凝土，共 1 381.56 m3，施工投资约5 000万元。

2 施工方案设计

现浇箱梁共分为二联，分左右幅共四联浇筑，首先施工第三联左幅、右幅，同时施工第一联右幅、左幅。每联为一个施工段、混凝土整体浇筑混凝土分两次进行，第一次浇筑混凝土底板、腹板，待混凝土有一定强度后拆除内侧模板安装顶板模板、绑扎顶板钢筋、浇筑混凝土顶板混凝土，预应力筋必须每联为一张拉段，设计为两端张拉，两端锚固，0#台、15#台的桥台背墙必须等箱梁施工完成后才能施工。

2.1 现浇支架及模板

(1)箱梁现浇支架采用钢管满堂支架，由于全桥大部分处于曲线上，所以模板全部采用胶合木夹板。现浇支架在钢筋绑扎前必须进行预压，按设计预压荷载在浇筑混凝土完底板开始浇筑混凝土顶板混凝土时，开始逐渐卸载，在实际施工时难以实现。拟按先预压，通过预压时测量出的有关沉降数据，计算出预拱值，在支架模板安装时预留标高，以实现浇筑混凝土完成的箱梁底面标高符合设计要求。

(2)支架设计，支架立杆在各2 m长度范围按照50 cm×30 cm布置;1～8.6 m为底板、腹板渐变段，支架立杆在各2～8.6 m长度范围按照60 cm×30 cm布置;跨中部分除腹板下按照60 cm×30 cm外，其余按60 cm×60 cm布置立杆。桥台处从台帽边缘起算6 m长度范围按照60 cm×30 cm、其余布置同跨中一样。水平横杆按照120 cm步距布置，中间纵横向每5 m在横断面设连续剪刀撑，两侧面及端面分别设置剪刀撑，每4.5 m高设置一道水平剪刀撑。

(3)模板施工顺序，模板由底模、侧模及内模三个部分组成，分两次安装。先施工底板和肋板，因此模板先安装底板、肋板，浇筑混凝土完底板和肋板混凝土、强度达到30%后，拆除内侧模板。第二次安装翼板、顶板底模板，绑扎顶板钢筋、浇筑混凝土顶板混凝土。

2.2 混凝土施工

本桥连续箱梁现浇混凝土设计标号为C50，拟自设混凝土搅拌站，集中拌和用混凝土运输车运至施工现场，由混凝土泵车泵入模内，人工摊铺振捣。

(1)浇筑混凝土顺序，每一联半幅分两次浇筑混凝土，第一次先浇底板、后肋板，第二次浇筑混凝土顶板、翼板混凝土。先浇筑混凝土盖梁两侧，后浇筑混凝土盖梁顶部，以免盖梁顶部混凝土由于两边支架变形产生裂缝，在有立柱的地方也应先浇筑混凝土立柱四周，后浇筑混凝土立柱顶部。

(2)浇筑方法，混凝土浇筑混凝土采取纵向分段，分段长度按5 m划分。高度分层，分层厚度不大于40 cm。每段只有一层浇筑，逐段逐层流水推进。第一联，第一次浇筑混凝土底板、腹板，底板1层、肋板分3层，共计4层;第二次浇筑混凝土顶板、翼板按2层浇筑混凝土。第三联第一次浇筑底板、腹板，底板1层、肋板分4层，共计5层;第二次浇筑顶板、翼板按2层浇筑。

(3)混凝土振捣，用插入式振捣器振捣密实，底板混凝土用平板式振动器加振一遍。振捣过程中，振捣棒不能接触到波纹管、模板。侧板及顶板混凝土振捣时，注意振捣棒要插入下层混凝土中5～10 cm。振捣棒的移动间距宜为30 cm左右，每一次振动10～15 s，至混凝土不再显著沉落，不再冒气泡，表面均匀，平整泛浆为止。振捣棒移动过程中要缓慢，提升时不宜过快，以防振动中心产生空隙或不均匀、漏振、过振通病的发生。

2.3 钢筋及预应力施工

施工现场设置钢筋、模板加工场，钢筋及预应力筋在现场加工绑扎。预应力孔道使用波纹管预留管道，预应力钢筋采用Φj15.24 mm钢绞线。每个施工段箱梁混凝土浇筑混凝土完成，尽快进行预应力钢束的穿束，当混凝土强度达到90%以上时进行预应力张拉、压浆，最后浇筑混凝土封锚混凝土。预应力钢材采用 Φj15.24 mm标准抗拉强度1 860 MPa的高强度低弛钢铰线，其性能应符合ASTMA416-98级标准，公称直径15.24 mm公称截面面积140 mm2，锚具、锚垫板、波纹管、锚下螺旋箍筋均采用配套产品。设计张拉控制应力δk=0.75Rby=1 395 MPa每束张拉力根据钢绞线数量计算。

(1)预应力筋的张拉力计算：Ny=N×δk×Ag×1/1 000，式中：Ny代表预应力筋的张拉力;N代表同时张拉的预应力筋的根数;δk代表预应力筋的张拉控制应力;Ag代表单根钢绞线的截面积。

(2)钢绞线理论伸长值 ΔL计算：ΔL=PpL/(ApEp)，式中：Pp代表张拉力，N;L代表预应力筋的长度，mm;Ap代表预应力筋的截面面积，mm2;Ep代表预应力筋的弹性模量，N/mm2。预应力筋张拉的实际伸长值ΔL，按照下式计算：ΔL=ΔL1+ΔL2;ΔL1代表从初应力至最大张拉应力间的实测伸长值;ΔL2代表初应力以下的推算伸长值，可采用相邻级的伸长值。

3 受力验算

3.1 荷载计算

(1)箱梁荷载：箱梁钢筋 混凝土自重：G=777m3×26 kN/m3=20 202 kN，偏安全考虑，取安全系数r=1.2，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力：F1=G×r÷S=20 202 kN7×1.2÷(12.4 m×72 m)=27.153 kN/m2;(2)施工荷载：取F2=2.5 kN/m2;(3)振捣混凝土产生荷载：取F3=2.0 kN/m2;(4)箱梁芯模：取F4=1.5 kN/m2;(5)竹胶板：取F5=0.1 kN/m2;(6)方木：取F6=7.5 kN/m3。

3.2 梁强度及预应力计算

(1)横梁，横梁为10 cm×10 cm方木，跨径为0.9 m，中对中间距为0.4 m，作用在横梁上的均布荷载为13.3 kN/m;跨中最大弯矩为1.35 kN·m，落叶松容许抗弯应力为14.5 MPa，弹性模量为11 ×103MPa。

横梁弯拉应力：σ=M/W=1.35×103/1.67×10-4=8.08 MPa＜14.5 MPa，横梁弯拉应力满足要求;横梁挠度：f=5qL4/384EI=1.24 mm＜L/400=2.25 mm，横梁弯拉应力满足要求。

(2)纵梁，纵梁为10×15 cm方木，跨径为0.9 m，间距为0.9 m，0.9 m长纵梁上承担根横梁重量为0.135 kN;横梁施加在纵梁上的均布荷载为0.15 kN/m;作用在纵梁上的均布荷载为30.078 kN/m;跨中最大弯矩3.045 kN·m;落叶松容许抗弯应力14.5 MPa，弹性模量11×103MPa。

纵梁弯拉应力：σ=M/W=3.045×103/3.75×10-4=8.12 MPa＜14.5 MPa，纵梁弯拉应力满足要求;纵梁挠度：f=5qL4/384EI=0.83 mm＜L/400=2.25 mm，纵梁弯拉应力满足要求。

3.3 支架模板受力计算

(1)模板，箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚15 mm，竹胶板方木背肋间距为30 mm，所以验算模板强度采用宽300 mm平面竹胶板。其中：弹性模量E=0.1×105MPa，截面抵抗矩W=11.25 cm3;截面积A=45 cm2。所以底模板均布荷载：F=F1+F2+F3+F4=33.153 kN/m2;q=F×b=9.946 kN/m;跨中最大弯矩M=0.112 kN·m;

弯拉应力：σ=M/W=9.9 MPa＜11 MPa，竹胶板板弯拉应力满足要求;挠度f=0.677qL4/100EI=0.65 mm＜0.75 mm，竹胶板挠度满足要求。

(2)支架，立杆承重计算：碗扣支架立杆设计承重为30 kN/根，每根立杆承受钢筋 混凝土和模板重量：N1=0.9×0.9×29.13=23.59 kN，横梁施加在每根立杆重量：N2=0.9×3×0.1×0.1×0.75=0.2 kN，纵梁施加在每根立杆重量：N3=0.9×0.1×0.15×0.75=0.1 kN，支架自重：0.06 kN/m，立杆单位重：0.04 kN/m，横杆单位重：N4=0.75 kN，每根立杆总承重：

N=N1+N2+N3+N4=26.64 kN＜30 kN，立杆承重满足要求。

支架稳定性验算，立杆长细为，由长细比可查得轴心受压构件的纵向弯曲系数为，立杆截面积为，由钢材容许应力表查得弯向容许应力为，所以，立杆轴向荷载，支架稳定性满足要求。

4 结论

重点介绍了NJ河大桥的现浇箱梁跨河支架基础的设计与施工，概述了整个支架基础的施工技术，并对受力验算进行了详细的分析，对现浇箱梁跨河支架基础的初始设计以及施工组织等做了归纳及总结，为以后现浇箱梁跨河施工提供参考。

［1］张爱中，龚林，彭亮红.现浇箱梁跨河支架基础的设计与施工［J］. 公路与汽运，2010，(5).

［2］公路桥梁地基与基础设计规范(JTG D63-2007)［S］.2007.

［3］杨进城.预应力现浇箱梁钢管支架施工技术总结［J］.山西建筑，2008，(24).

［4］张长青.现浇箱梁大跨径钢管支架验算与分析［J］.山西建筑，2009，(14).

U445

C

1008-3383(2012)11-0108-02

2012-06-18

王云龙(1978-)，男，工程师，从事道桥施工方面研究。