现浇箱梁跨路支架技术研究

刘明

现浇箱梁跨路支架技术研究

刘明

一、工程概述

港珠澳大桥珠海连接线工程第三合同段起讫点桩号为YK7+373～YK13+228.656，路线长5.856km。主要工程量有：桥梁3657.544m/3座，互通式立体交叉2处，互通匝道桥2306.498m/7座，隧道2184.5m/1座。桥梁包括南琴路高架主线段、横琴北互通段、洪湾互通段，以及横琴北互通A、B、C、D1、D2、E、F匝道和洪湾互通A匝道。

横琴北互通D匝道2号桥第二联第五、六孔处上跨现有市政道路南琴路，拟采用封闭半幅南琴路搭设满堂落地支架，另外半幅搭设大型钢管贝雷支架作为通车孔的方式进行跨路施工。通车孔现拟设置于D匝道2号桥第六孔处。施工布置图如下：

图1 D匝道2号桥跨路支架平面示意图

通车孔材料采用现有的φ500mm×δ6mm钢管桩作为支撑柱；双拼I45b工字钢作为垫梁；国产贝雷梁作为承重主梁；双拼[10槽钢作为分配梁；φ48mm×δ3mm钢管作为调节支架。布置情况如下图所示：

图2 门洞支架横桥向布置图

图3 门洞支架纵桥向布置图

二、施工工艺

1.支架施工准备

支架搭设前加工准备好支撑钢管、垫梁和主承重梁。钢管直径设计为500mm，钢管壁厚不小于8mm，按图纸设计的长度下料加工制作，钢管接缝处焊接加劲板，钢管顶处利用三角加劲板与垫梁焊接，支点处上翼板和下翼板之间设1.0cm厚加劲板，防止垫梁的局部失稳；纵向承重梁使用贝雷梁，承重梁选用无明显变形、外观质量好的贝雷片，按照设计长度拼装好，用花窗及螺栓连接成贝雷梁备用。

2.支架搭设

现浇箱梁大型钢管贝雷支架其钢管支撑在临时扩大基础上。支架钢管应提前下料，具体长度按测量数据反推。

支架钢管基础部分为临时混凝土扩大基础，扩大基础位于原有市政道路路面上的，直接于路面植筋浇筑混凝土。支模浇筑扩大基础，混凝土标号采用C30以上，考虑防撞要求，扩大基础高度至少需要50cm。浇筑完毕后，进行养生回填四周空隙并用小型夯实机夯实。扩大基础两旁共设置单车道宽5m、高度不少于5m的双车道临时道路，四周且应设置防撞墩引导车流。

支架搭设前，采用80×80cm的14～20mm厚钢板对应预埋钢筋位置穿孔熔透焊，焊接前，钢板底需平铺M30以上水泥砂浆，以形成扩大基础顶面的预埋钢板。钢管立在预埋钢板的中心处，底口切割平整顺直，测量调整钢管垂直度偏差在0.5%内，即可开始焊接，且每钢管顶、脚外利用6块以上15×25cm的10mm厚三角钢板进行加劲，焊接时焊脚高度不小于6mm，焊缝应饱满，需满足二级焊缝要求。管桩之间自管桩顶以下1m处设置25#工字钢平联。

钢管安装完毕后，在桩顶上安装双拼I45b工字钢垫梁，垫梁与管桩采用三角板加劲焊接；垫梁安装后，安装承重梁至垫梁上，承重梁采用花窗连接的贝雷梁，承重梁用8#槽钢以上型钢卡焊接固定在垫梁上，防止其发生侧翻。

承重梁安装完成后，进行分配横梁的安装，横梁采用双拼10#槽钢搭设，分配横梁间距为60cm，槽钢拼接焊缝需饱满密实，分配横梁与承重梁用骑马螺栓连接固定起来。分配横梁上搭设碗扣支架进行现浇箱梁施工，碗扣支架搭设应符合《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2008》相关要求。分配横梁的长度应考虑施工作业平台的宽度，作业平台外侧设置护栏和安全网。

3.支架安全措施

由于此处上跨南琴路，施工过程中下方仍需通车，因此此处必须设置防坠物棚、限高架及交通引导设施保证行车及支架安全。

防坠物棚骨架由10#槽钢及5#角钢组成，按设计标高焊接在钢管立柱上或悬吊于承重梁下方。防坠物棚应于地面预制好，再采用整体吊装的方式进行安装。防坠物棚的顶板与型钢骨架的连接采用8#铁线绑束，顶板上满铺镀锌铁皮以隔离火种及雨水。安装时采用悬臂吊装的方法，用汽车吊进行分车道悬臂吊装。安装时，防坠物棚应向车道外侧设置不小于2%的横坡。

防坠物棚安装作业时，必须分车道逐车道作业，并在路面上提前做好引导车流的明显标识及安排安全员交通疏导，作业时只可同时单幅占用一个车道进行施工安装。

三、设计验算

如平面图所示，D2匝道处主要受力的承重梁为5组10片12m跨贝雷片；贝雷支架部分砼方量为103.5m3。

1、荷载

图4 D2匝道第6孔横断面图

1、 跨路部分箱梁钢筋砼：V＝117.25m3，重量G＝103.5×2.6t＝269.1t

2、施工人员及施工荷载：0.1t/m2×15m×6.25m=9.38t。

3、砼浇筑振捣荷载：0.1t/m2×15m×6.25m=9.38t。

4、木模板（内、外、底）：0.03t/m2×15×（15.56+12.43）=12.6t。

5、贝雷梁：考虑连接用螺栓、销子等，取15t。

故荷载组合取值（269.1+12.6+15）t×1.2+（9.38+9.38）t×1.4=382.3t。

箱梁需计算的长度：15m，则q=25.5t/m

2、贝雷梁验算

纵梁截面形式为在箱室下布设5组10片12m跨单排单层贝雷梁。按10片单排单层容许内力进行检算。根据《交通部国防交通储备器材管理规定(1998年)》，贝雷桁架的几何特性和容许内力见下表：

贝雷桁架的几何特性和容许内力表

（1）支架弯矩检算

跨中最大弯矩为： M=qL2/8/10=459 kN·m＜［M］=788.2kN·m

故弯矩符合要求。

（2）支架剪力检算

支点处剪力最大，Qmax= qL/2/10=153 kN＜［Q］=245.2 kN

抗剪满足要求。

（3）支架挠度检算

跨中挠度最大，fmax=5qL4/(384E I*10)=1.3cm＜［f］=L/400=3cm

故挠度符合要求。

3、垫梁验算

主梁按简支偏安全考虑，则单侧垫梁承受上部体系重量的一半，即：178t；垫梁主要受力部位长度为10m，则q=178t/10m=17.8t/m

箱室下垫梁下部支撑钢管按3根钢管验算，钢管间距5m，则按两等跨连续梁计算：

M=0.07×ql2=0.07×17.8×1.1×52=34.265t·m（考虑不均匀荷载分布系数1.1）

[W]= 34.265t·m /205MPa=1671.5cm3

I45b工字钢截面模量为W=1500 cm3

则，双拼I45b工字钢满足要求。

4、立柱验算

箱室下垫梁下部支撑钢管按2根钢管验算，则单根钢管受力为：178/2=89t；支撑柱采用φ500mm×δ6mm螺旋管。特性如下：

A=9312mm2，E=2.06×105MPa，i=174.67mm，μ=1，自由长度L=6000mm。

验算钢管桩承载力：

验算满足要求。

5、地基承载力

由上述计算，φ500×6mm螺旋管（下方为扩大基础）承受最大荷载为N=89t，其螺旋管下端为1.0m×1.0m钢板封端，下方扩大基础尺寸为长×宽=1.5m×1.5m，由于基础下方已进行换填石渣，则地基承载理容许值[σ]根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ 024--85）取中密碎石土的容许承载力为[σ]=500KPa。

基础受力计算面积为：A=1.5×1.5=2.25㎡；基地应力：

四、结语

该跨路支架设计符合相关规范要求，可以实施。

（作者单位：广东省长大公路工程有限公司）