30 m现浇箱梁临时墩贝雷梁施工方案探讨

郑明波

(贵州省公路工程集团有限公司)



30 m现浇箱梁临时墩贝雷梁施工方案探讨

郑明波

(贵州省公路工程集团有限公司)

介绍了30 m现浇箱梁临时墩贝雷梁施工方案探讨。

现浇箱梁；临时墩；贝雷梁；施工方案；探讨

1 概 述

仁怀至赤水高速公路第十合同段二郎互通式立体交叉主线1号桥左右幅跨度均为5×30 m跨，共分二联，仁怀方向为2跨，赤水方向为3跨。其中以右幅第二联3跨荷载最大，故本桥取右幅第二联3跨作支架验算。立面图如下图所示：支架最高处30 m，设置桥式支架，其具体施工方案为：在两墩之间设置4棵φ630×10 mm的钢管临时墩，临时墩顶上设分配梁，桥墩浇筑时预留安装孔安装钢箱牛腿。牛腿上和支架顶面沿横向搭设4组贝雷梁，横向贝雷梁上搭设13组纵向贝雷梁。纵向贝雷梁上设计扣件式钢管支架，钢管支架上搭设模板进行混凝土连续箱梁的施工。

2 贝雷主梁整体计算

(1)模型建立：在30 m跨中设置临时墩，为简化计算，同时保守起见，贝雷梁在桥墩处简支，取沿纵向箱梁最大断面处的荷载作为沿跨度方向的荷载进行计算。根据布置图建立计算简图如下：

图1

(2)主梁的分析结果：

30m 跨计算表格

从结果分析：

在跨中设置临时支墩，实际取13组贝雷梁可满足。

3 贝雷主梁细部计算

根据以上分析，取30m贝雷梁进行细部计算单片贝雷梁的技术指标以及力学性能：

E=2.1×105MPaI=2.50497×109mm4W=3.5785×106mm3

[M]=788.2 kN·m [Q]=245.2 kN

[σ]=210 MPa [τ]=120 MPa (贝雷片为16 Mn钢)

3.1 边组贝雷梁计算

(1) 受力分析表：

根据上图，边组贝雷梁受力如下表所示：

(2) 根据上表及梁的布置图，建立SAP2000受力模型如下：

箱梁荷载表(30 m) 边组

图2

(3) 其分析结果如下图所示：

①弯矩图：Mmax=1 318 kN·m

②剪力图：Qmax=551 kN

③支点反力图：临时墩Fmax=616 kN

(4) 结论

项目组数容许值单片3组计算值安全系数结论弯矩/(kN·m)3788223646131818结构安全剪力/kN32452735655113结构安全

3.2 次边组贝雷梁计算

(1)受力分析表：根据布置图及受力分析图，次边组贝雷梁受力如下表所示：

箱梁荷载表(30 m) 次边组

(2)根据上表及梁的布置图，建立SAP2000受力模型如下：

图3

(3)其分析结果如下图所示：

①弯矩图：Mmax=1 313 kN·m

②剪力图：Qmax=546 kN

③支点反力图：临时墩Fmax=610.77 kN

(4)结论

项目组数容许值单片3组计算值安全系数结论弯矩/(kN·m)3788223646131818结构安全剪力/kN32452735655113结构安全

3.3 中组贝雷梁计算

(1)受力分析表：根据布置图及受力分析图，中组贝雷梁受力如下表所示：

最大断面混凝土面积长度/m荷载/(kN/m)q贝雷梁模板支架人机振动分配5-52．7463．510．73．35．62．476KN/m4-41．42232．910．713．385．682．4246KN/m

(2)根据上表及梁的布置图，建立SAP2000受力模型如下：

图4

(3)其分析结果如下图所示：

①弯矩图：Mmax=949 kN·m

②剪力图：Qmax=394 kN

③支点反力图：临时墩Fmax=440 kN

(4)结论

项目组数容许值单片3组计算值安全系数结论弯矩/(kN·m)378822364694925结构安全剪力/kN32452735639419结构安全

4 横向贝雷梁计算

4.1 荷载分析

临时墩上横向贝雷梁承受纵向贝雷梁的反力，根据以上计算确定临时墩上横向贝雷梁受力如下表所示。

组别临时墩/kN前后合计边组6166161232次边组6106101220中组440440880次边组6106101220边组6166161232合计289228925784

4.2 分配梁计算

(1)横向分配梁采用2组贝雷梁，其受力模型如下图：

图5

(2)结果分析：

项目组数容许值单片3组计算值安全系数结论弯矩/(kN·m)378821576444236结构安全剪力/kN22452490422722结构安全

4.3 斜撑计算

(1)构成：三角斜撑由2I32工字钢、2[12.6与1[12.6焊接组成。

(2)结果分析

型钢类型最大轴力容许轴力最大剪力容许剪力最大弯矩容许弯矩是否安全I32a工字钢(斜撑)939．617177．11451．226163．4安全2根[12(上下弦杆)668．2675．11．18164．62．8526．7安全

5 立柱验算

立柱为φ630×10的无缝钢管用法兰盘连接而成，每15 m一道横向联系，每30 m设置一道三角剪刀撑横各联系，横向联系采用[12。

(1)验算结果

型钢类型最大轴力容许轴力最大剪力容许剪力最大弯矩容许弯矩是否安全圆管(斜撑)152341858．331823．34638安全1根[12(支撑)2003370．4282．30．4713．4安全

(2)立杆稳定验算

立杆极限荷载[N]=Aφ[σ]=19 477.9×0.722 3×210=2 955kN>N =1 523kN结构安全。

(3)立杆欧拉公式验算

立柱受力模型取下端固定，上端自由的最不利情况用欧拉公式进行临界力计算。

6 临时墩桩基础计算

6.1 构造

根据桥墩桩基础地质构造图以及桩基础实际地质柱状图，该处的地质均为风化的变质板岩，承载能力低，故采用桩基础的方式进行。间距5.0m，直径D=1.2m。

6.2 桩基承载力验算

式中：U为桩的周长，U=πD=3 770mm；l为桩的有效长度，取l=8 000mmm；τp为桩壁的平均极限摩阻力，根据设计与实际挖孔的资料，该处为强风化泥质板岩，τp=150kPa;A为桩底面积，A=πr2=1 130 973mm2；σR为桩底的极限承载力，根据设计与实际挖孔的资料，该处为强风化泥质板岩，σR=700kPa。

=2 657 841 N

[P]=2 658 kN>P=1 523 kN 满足

6.3 桩身混凝土轴心受压计算

桩身混凝土轴心受压计算

混凝土为C20，则fc=14.3 MPa

D=1.2 m桩基轴心受压容许承载力(不考虑钢筋受压)

[P] =1.131×14.3×106=16 173 kN 满足

7 牛腿计算

牛腿采用20 mm钢板制作的钢箱牛腿，截面高和宽分别为80 cm和35 cm，钢箱牛腿总长300 cm，每端伸出桥墩60 cm，为保证受压翼缘局部稳定，建议将端部封板设置在距桥墩外边缘25 cm处。牛腿嵌固在桥墩预留孔内，可视为固端连接，牛腿伸出部分上面搁置两组横向贝雷片。单个牛腿上承受的竖向荷载为945 kN。

在SAP2000中建立有限元模型(如下图)，施加集中线荷载，

计算得到最大主应力σ=0.3 MPa<<[σ]=215 MPa

计算得到最大剪应力τ=0.01 MPa<<[τ]=125 MPa

综上，牛腿能够满足强度要求。

综上，牛腿的强度和稳定性满足要求。

[1] 公路桥涵施工技术规范(JTJ041-2000)[S].

[2] 周水兴，等.路桥施工计算手册[M].人民交通出版社.

[3] 夏志斌 姚谏，等.钢结构-原理与设计[M].中国建筑工业出版社.

[4] 竹编胶合板国家标准(GB/T13123-2003)[S].

[5] 公路桥涵地基与基础设计规范(JTJ024-85)[S].

[6] 钢结构设计规范(GB50017-2003)[S].

2015-04-01

U445

C

1008-3383(2015)12-0095-03