齊愛麗

1 工程概況

羅河大橋為山西省離軍高速公路全線的重難點工程和控制性工程,該橋為左右幅分離式橋型,其上部構(gòu)造形式:引橋為先簡支后連續(xù)預應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁,主橋為(55+2×90+55)m三向預應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu),連續(xù)剛構(gòu)采用掛籃懸臂澆筑的施工方法。該橋左右幅共6個T構(gòu),每個T構(gòu)分10個梁段,梁段斷面形式為單箱單室,頂板寬12 m,底板寬6 m,其中0號塊高度為5.0 m,最長梁段為4.0 m,最重梁段重為120 t。

2 懸澆車式掛籃設(shè)計原則

1)要求掛籃的重量小,結(jié)構(gòu)簡單,受力明確,運行、裝卸方便。2)要求掛籃變形小,穩(wěn)定性好,抗傾覆性能好。3)設(shè)計時,應(yīng)考慮各項實際可能發(fā)生的荷載,按照最不利荷載組合進行受力驗算。

3 懸澆車式掛籃結(jié)構(gòu)形式及特點

1)主承重系統(tǒng)。由兩榀鋼箱梁全焊結(jié)構(gòu)作為主承重系統(tǒng),鋼箱梁由12 mm和16 mm厚鋼板焊接而成,高度為100 cm,寬度為53 cm,其受力特點是:底模平臺及側(cè)模支架所承荷重由前吊桿垂直傳至鋼箱梁上,通過后錨解決抗傾覆穩(wěn)定問題,鋼箱梁本身為受彎構(gòu)件。為考慮到移動方便,兩榀之間輔以連接,形成整體。2)錨固系統(tǒng)。錨固系統(tǒng)分為主桁的錨固和底模平臺的錨固兩部分。主桁的錨固是利用箱梁的豎向預應(yīng)力鋼筋把軌道錨固在已澆筑完成的箱體上,通過后錨扁擔梁把主桁后節(jié)點錨固在軌道上。根據(jù)掛籃和最大懸澆梁段自重、施工荷載、材料機具自重等因素綜合考慮,其安全系數(shù)控制在2.0以上。單榀主桁在后支點處實際共錨6道 Φ 32J精軋螺紋鋼,通過YGL連接器與豎向預應(yīng)力筋連接;底平臺前、后端由Φ 32J吊桿分別錨固于前上橫梁及已澆塊件前端。3)行走系統(tǒng)。行走系統(tǒng)主要由葫蘆、軌道、行走小車及滑板撐腳組成。4)底平臺系統(tǒng)。底平臺系統(tǒng)包括外側(cè)模、內(nèi)側(cè)模及底模、底模平臺。外側(cè)模采用5 mm鋼板加型鋼組成,與內(nèi)模采用對拉螺桿連接。模板設(shè)計為組裝活動式,可根據(jù)梁段的高度和長度變化隨時接長(高)和拆卸。內(nèi)模由內(nèi)模桁架、豎帶、斜支撐以及組合鋼模等組成。內(nèi)模安置在由內(nèi)模桁架、豎帶和斜支撐組成的內(nèi)?？蚣苌?。底模平臺為懸澆塊件的承重平臺,平臺縱梁采用28a工字鋼,平臺橫梁分前后橫梁,由雙36a槽鋼制作。5)懸吊系統(tǒng)。主要由鋼吊桿、分配梁組成。用以懸吊底平臺系統(tǒng),將其荷載傳給主梁,可以用螺旋千斤頂調(diào)節(jié)平臺及模板標高。

4 懸澆車式掛籃受力檢算

4.1 掛籃的設(shè)計計算工況

由羅河大橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計圖知,在整個箱梁節(jié)段中,3號塊節(jié)段長為4.0 m(最長),混凝土方量為46 m3(方量最大)在整個掛籃施工節(jié)段中,為最不利荷載施工節(jié)段,本掛籃設(shè)計計算工況以3號塊各參數(shù)進行設(shè)計計算。

4.2 最不利荷載組合

1)最大節(jié)段混凝土重:1 196 kN;2)掛籃自重:330 kN;3)施工荷載按60 kN計。其最不利荷載組合為:T=1 196+330+60=1 586 kN。

4.3 主要結(jié)構(gòu)受力驗算

1)主梁受力計算。

主梁受力簡圖見圖1。

受力計算:

單根主縱梁承重1/4總荷載:T/4=1 586/4=396.5 kN。

對B點彎矩:MB=396.5×4.6=1 824 kN·m。

由公式w=M/[σ]得:w=1 824/215=8 483 cm3。

主承重梁擬選用箱形梁如圖2所示。

a.強度驗算:

b.剛度驗算:

2)后錨系統(tǒng)受力計算。

后錨采用4道Φ 32精軋螺紋鋼筋通過YGL連接器與豎向預應(yīng)力鋼筋相連。

單個主承重梁后錨支點反力v=396.5×4.6/4=455.97 kN＜N=4×675×π×322/4=2 170 kN,滿足要求。

3)前支點受力計算。

掛籃前支點B支撐在箱梁腹板頂面,其單個支點反力VB=396.5×4.6/4+396.5=852.47 kN。

箱梁設(shè)計為C50混凝土,其抗壓強度fc=28.5 MPa。

則前支點所需承壓支撐面積A=VB/fc=852.47/28.5=299.1 cm2。

實際支撐面積A=20×50×2=2 000 cm2。

f=852.47/2 000=4.3 MPa,故滿足要求。

4)縱梁受力計算。

底模計算最不利受力塊3號為計算依據(jù)進行設(shè)計,其受力計算分為腹板下、底模下縱梁兩種情況進行,其縱梁承受由分布較密的橫梁傳遞的荷載,近似按均布荷載考慮。

a.腹板下縱梁計算。

腹板下縱梁主要承受腹板混凝土荷載、部分底板混凝土和部分底模自重,受力簡圖見圖3。

截面選擇:

腹板混凝土自重:q1=4.083×0.6×26×1.2=76.44 kN/m。

部分頂?shù)装寤炷磷灾?q2=0.43×26=11.18 kN/m。

施工人員及施工荷載:q3=1×1×1.4=1.4 kN/m。施工振搗荷載:q4=2×1×1.4=2.8 kN/m。

施工總均布荷載:q=q1+q2+q3+q4=91.82 kN/m。

由圖知支點反力為V=4q/2=91.82×4/2=183.64 kN。

則Mmax=(91.82×0.3×4)/2+91.82×42/8=237.5 kN·m。

w=M/[σ]得:w=Mmax/[σ]=1 104.7 cm3。

選用3根Ⅰ28a型鋼作為縱梁w=508.2×3=1 524.6 cm3。

強度驗算:

σ=M/w=237.5/1 524.6=155.8 MPa＜215 MPa,滿足要求。

剛度驗算:

按兩端簡支計算:

b.底板下縱梁受力計算:

底板混凝土自重:q1=0.562×2×26=29.2 kN/m。

施工人員及施工荷載:q2=1×2×1.4=2.8 kN/m。

施工振搗荷載:q3=2×2×1.4=5.6 kN/m。

施工總均布荷載:q=q1+q2+q3=37.6 kN/m。

擬選用4根Ⅰ28a型鋼作為縱梁,由上可知受力強度和剛度均滿足要求。

5)前下橫梁、前上橫梁,后下橫梁、后上橫梁受力計算略。

5 懸澆車式掛籃使用效果

1)在以往三角形掛籃、菱形掛籃設(shè)計理念的基礎(chǔ)上,采用自行設(shè)計、加工制作的懸澆車式掛籃,自重小、重心低;結(jié)構(gòu)形式簡單,裝卸靈活、快捷;安全可靠、經(jīng)濟實用,且重復利用率高。2)經(jīng)過施工驗證,掛籃主梁最大變形為1.8 cm。3)掛籃施工時的抗傾覆安全系數(shù)大于2,安全可靠。4)單個懸澆車式掛籃的自重(包括模板系統(tǒng))為33 t,最重梁段為120 t,設(shè)計系數(shù)為0.275,掛籃相當輕巧,在成本上節(jié)約了大量資金。

[1]黃 文,毛學舜,王新定.掛籃懸澆連續(xù)箱梁橋施工控制技術(shù)[J].山西建筑,2008,34(1):318-319.