某跨线桥现浇箱梁支架设计与施工

赵 文 娟

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

某跨线桥现浇箱梁支架设计与施工

赵 文 娟

(山西省晋中路桥建设集团有限公司，山西 晋中 030600)

结合某跨线桥项目工程的施工，总结出了现浇箱梁支架结构的工艺，着重阐述了支架设计、验算和支架施工的具体步骤，对类似工程施工具有一定的参考意义。

现浇箱梁，支架，应力，挠度

1 工程概况

某跨线桥桥长161 m，共5跨，0号～1号跨径28 m，1号～2号跨径35 m， 2号～3号跨径35 m， 3号～4号跨径35 m， 4号～5号跨径28 m，采用混凝土预应力连续梁，桥梁宽度16 m。

箱梁采用现浇形式，为预应力连续箱梁结构，箱梁高2 m分三室，箱梁断面底板厚22 cm，顶板厚25 cm，跨中腹板厚45 cm，翼板厚度为18 cm。箱梁顶、底板自桥中心线向两侧形成1.5%的横坡。

2 支架设计

桥过渡段与标准段采取1.5 m(横向)×1.5 m(纵向)。

主龙骨采用双肢12.6号槽钢，槽钢使用芯带和芯带销连接，沿横桥向全长布置。

次龙骨采用100 mm×100 mm方木，一般段中心间距200 mm。

3 支架验算

计算取值：胶木板计算跨度100 mm，主龙骨计算跨度1.5 m，次龙骨计算跨度1.5 m。

3.1 胶木板验算(15 mm厚)

底模采用满铺15 mm多层板，取1 m板宽验算。

截面抵抗矩：W=1/6×bh2=1/6×1 000×152=37 500 mm3。

截面惯性矩：I=1/12×bh3=1/12×1 000×153=281 250 mm4。

腹板下方作用于15 mm多层板的最大荷载：

1)钢筋及混凝土自重取25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。2)施工人员及设备荷载取2.5 kN/m2。3)振捣荷载取2 kN/m2。

荷载组合：

恒荷载分项系数取1.3，活荷载分项系数取1.4。取1 m宽的板为计算单元。

则荷载组合：q=[1.3×a+1.4×(b+c)]×1=[1.3×51+1.4×(2.5+2)]×1=72.6 kN/m。

面板按三跨连续梁计算，支撑跨径取l=100 mm。

Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×72.6×1002=72 600 N·mm。

强度验算：

最大弯应力:σmax=Mmax/W=72 600/37 500=1.936 N/mm2

挠度验算：

最大挠度ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×72.6×1004/(100×6 000×281 250)=0.029 mm<[ω]=100/400=0.25 mm，满足要求。

空腹段作用于15 mm多层板的最大荷载：

1)钢筋及混凝土自重取25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

2)施工人员及设备荷载取2.5 kN/m2。

3)振捣荷载取2 kN/m2。

荷载组合：

恒荷载分项系数取1.3，活荷载分项系数取1.4。取1 m宽的板为计算单元。

则荷载组合:q=[1.3×a+1.4×(b+c)]×1=[1.3×11.48+1.4×(2.5+2)]×1=21.23 kN/m。

面板按三跨连续梁计算，支撑跨径取l=200 mm。

Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×11.48×2002=45 920 N·mm。

强度验算：

最大弯应力σmax=Mmax/W=45 920/37 500=1.23 N/mm2

挠度验算：

最大挠度ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×11.48×2004/(100×6 000×281 250)=0.07 mm<[ω]=100/400=0.25 mm，满足要求。

3.2 次龙骨计算

按连续梁计算，次龙骨跨径取值l=1 500 mm。各荷载取值如下：

腹板段及墩柱实心混凝土荷载：25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。

空腹段混凝土荷载：25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

模板荷载：0.3 kN/m2。

施工人员及设备荷载：3.0 kN/m2。

振捣荷载：2.0 kN/m2。

次龙骨自重：0.1 kN/m。

主龙骨自重：0.24 kN/m。

荷载组合：

恒荷载分项系数取1.3，活荷载分项系数取1.4。

空腹段次龙骨验算：

计算荷载组合：

(11.48+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=22.31 kN/m2。

作用在次龙骨上的荷载：

q=22.31×0.2+0.1=4.57 N/mm。

最大弯矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×4.57×1 5002=1 028 250 N·mm。

最大挠度：ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×4.57×1 5004/(100×9 000×8 340 000)=2.09 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大弯应力:σmax=Mmax/W=1 028 250/167 000=6.16<14.5 N/mm2。

均布荷载下最大剪力：f=ql/2=4.57×1 500/2=3 427.5 N。

剪应力：τ=f/s=3 427.5/10 000=0.34 N/mm2<1.4 N/mm2。

实心段次龙骨验算：

计算荷载组合：(51+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=73.69 kN/m2。

作用在次龙骨上的荷载：q=73.69×0.1+0.1=7.47 N/mm。

最大弯矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×7.47×1 5002=1 680 750 N·mm。

最大挠度:ωmax=0.677ql4/(100EI)=0.677×7.47×1 5004/(100×9 000×8 340 000)=3.41 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大弯应力:σmax=Mmax/W=1 680 750/167 000=10.06<14.5 N/mm2。

均布荷载下最大剪力:f=ql/2=7.47×1 500/2=5 602.5 N。

剪应力:τ=f/s=5 602.5/10 000=0.56 N/mm2<1.4 N/mm2。

由以上计算可知，在次龙骨的弯应力和挠度均符合计算要求。

3.3 横桥向双肢12.6号槽钢主龙骨验算

按连续梁计算，主龙骨跨径取值l=1 500 mm。

腹板段及墩柱实心混凝土荷载：

25.5 kN/m3×2 m=51 kN/m2。

空腹段混凝土荷载：

25.5 kN/m3×(0.2+0.25)m=11.48 kN/m2。

模板荷载：0.3 kN/m2。

施工人员及设备荷载：3.0 kN/m2。

振捣荷载：2.0 kN/m2。

次龙骨自重：0.1 kN/m。

主龙骨自重：0.24 kN/m。

选取最不利段墩柱加强段进行验算：

主龙骨跨度1 500 mm，按三跨连续梁计算。

恒荷载分项系数取1.3，活荷载分项系数取1.4。

计算荷载组合：(51+0.3)×1.3+(3+2)×1.4=73.69 kN/m2。

作用在模板上的荷载：q=73.69×0.9+0.24=66.56 N/mm。

最大弯矩：Mmax=1/10×qmaxl2=1/10×66.56×1 5002=14 922 000 N·mm。

最大挠度:ωmax=0.677ql4/(100EI×2)=0.677×66.56×1 5004/(100×206 000×3 920 000×2)=1.41 mm<1 500/400=3.75 mm。

最大弯应力σmax=Mmax/W=14 922 000/(62 000×2)=120.34<310 N/mm2。

由以上计算可知，主龙骨的弯应力和挠度均符合计算要求。

4 支架施工

4.1 基础处理

1)施工地面的处理要根据地基承载力进行，符合要求的地面不做处理。不符合要求的地面要进行平整，平整后铺20 cm厚砂砾，然后用压路机压实，再浇筑20 cm厚C15素混凝土垫层，混凝土强度和地基承载力都达到要求，方可进行箱梁支架搭设的施工。

2)支架搭设期间正值雨季，做好雨季防排水，对支架周边做拦水带处理，并将雨水引至原道路两侧雨水井中，防止雨水进入支架搭设范围，以免影响支架稳定性。

4.2 架体的搭拆

4.2.1 架体的搭设

作业前，首先对作业工人进行技术和安全交底。施工机具准备齐全，基础硬化混凝土强度超过50%，具备作业条件。搭设过程中如构配件、杆件有质量问题，坚决不予使用。

1)对支架立杆放样：先放出桥中心线，并用钢尺放出分段线，用墨斗弹线；然后，按每个区块墨线安放底座、安装标准调节基座，同时安装第一层水平杆，将基座定位；然后用水准仪测点拉线，将整个区块调平。

2)安装主平杆：将规定的主平杆插入到标准基座中，通过标准基座的检查孔观察立杆是否与基座接实，然后按图纸要求安装第二层水平杆，一般水平杆步距为1.5 m。

3)安装斜杆：将斜拉杆的销子插入立杆圆盘的大孔里。

4)安装龙骨：主龙骨采用中租(天津)股份有限公司设计的可调钢结构龙骨，将其横桥向全长布置装在可调托座上；次龙骨采用钢管，根据图纸要求按一定的规格和间隙顺桥向铺于主龙骨上；翼缘板采用定制钢结构组件拼装。

4.2.2 架体的拆除

支架的拆除应从一端向另一端、自上而下逐层进行:

1)按先上后下、先外后里的顺序拆除同一层的构配件和加固件，再拆除连墙件；2)必须在支撑架拆卸到相关位置时方可拆除水平杆和斜杆等；3)进行拆卸作业的作业人员须站在临时搭设的脚手板上进行，并按规定使用安全防护用品；4)拆下杆件及其他配件传送至地面后，分类堆存，打包待运。

4.3 支架预压

4.3.1 预压目的

1)检验支架的整体安全性；2)消除整个支架的塑性变形和地基的沉降变形；3)测量出支架的弹性变形，为施工确定合理的预拱度值。

4.3.2 预压方案

采用砂袋等预压物对支架进行预压，预压位置取靠近桥墩处最不利位置，预压5 m断面，加载重量为该断面设计自重的1.2倍。在支架顶部铺上一层方木，然后吊装预压物对支架进行预压，采用砂袋按50%，75%，100%，120%设计重量四级荷载进行预压。在前两个阶段，每个阶段停止12 h，每2 h进行一次沉降观测；后两个阶段，每个阶段停止24 h，每小时进行一次沉降观测；在预压结束后，按照120%，100%，75%，50%，0设计重量分级卸载，并记录支架的沉降值。根据支架沉降值的观测结果，得出支架的非弹性变形与弹性变形值，为结构物的施工提供准确的预拱度值。

观测点的布置：在箱梁底模上布置观测点，测点布置在底模两侧，距梁中线3 m，顺桥向每一侧共设7个点，位置分别为1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8处，共设置14个观测点。

4.3.3 预压安全注意事项

1)加载过程中顺序要保持均衡性；2)加载过程中仔细观测支架的沉降与变形，得出准确的沉降值；3)加载与卸载过程中，安排专人指挥吊车，起吊的动作要以缓慢速度进行，并用长绳系住预压物端部，用人拉住绳子，固定预压物方向，使预压物不致转动；4)加载与卸载过程中，保证预压物与方木之间安放牢固。

[1] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[2] GB 50010—2012，混凝土结构设计规范[S].

[3] GB 50005—2003，木结构设计规范[S].

[4] JGJ/T 194—2009，钢管满堂支架预压技术规程[S].

[5] GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].

[6] JGJ 80—91，建筑施工高处作业安全技术规范[S].

[7] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技术规范[S].

[8] JTG F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[9] JGJ 231—2010，建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程[S].

[10] JGJ 59—2011，建筑施工安全检查标准[S].

The design and construction of a span line bridge cast-in-situ box girder support

Zhao Wenjuan

(ShanxiJinzhongRoad&BridgeConstructionGroupLimitedCompany,Jinzhong030600,China)

Combining with a span line bridge project engineering construction, this paper summed up the process of cast-in-situ box girder support structure, emphatically elaborated the specific steps of support design, checking and support construction, had certain reference significance for similar engineering.

cast-in-place box beam, support, stress, deflection

2015-04-06

赵文娟(1980- )，女，工程师

1009-6825(2015)17-0165-03

U448.17

A