孫汝霖，張永山，閆成柏

(1.黑龍江省慶達(dá)水利水電工程有限公司，哈爾濱150080;2.黑龍江省水利四處工程有限責(zé)任公司，黑龍江牡丹江157000)

在本刊前文“鶴大公路某分離橋頂升基礎(chǔ)及橋臺支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計算”一文中，已將工程概況、頂升加高支架、基礎(chǔ)設(shè)計、橋臺支架設(shè)計等方面作了論述，本文則主要從橋墩支架計算，支架基礎(chǔ)設(shè)計，千斤頂?shù)倪x擇，頂升支架制作及安裝、基礎(chǔ)混凝土施工及支架承載能力的檢驗(yàn)等方面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 橋墩支架計算

每座橋墩的每個支架最大荷載為1 243.2 kN(支座反力Rc=1 243.2 kN)，每個支架擬選用一根無縫鋼管Ф273×10 mm。支架高度6 m，下部與基礎(chǔ)混凝土上預(yù)埋的鋼板焊接連接，上部每間隔2 m設(shè)置抱柱鋼箍、連桿與墩柱連成整體。支架的計算簡見圖1。

圖1 支架計算簡圖

1.1 無縫鋼管Ф273×10 mm截面參數(shù)

截面面積A=82.62 cm2，截面關(guān)于x軸慣性矩、y軸慣性矩 Ix=Iy=3 370 cm4，ix=iy=9.31。

1.2 支架受壓強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算

由于Iy=Ix，故只要驗(yàn)算沿x軸強(qiáng)度及穩(wěn)定性即可。

R總≈N總，誤差0.035%，精度滿足要求，計算簡圖見圖2。

2 支架計算

2.1 橋臺支架設(shè)計

每座橋臺的每個支架荷載為504 kN(支座反力RA=RE=504 kN)，每個支架擬選用雙肢普通槽鋼a25型，組合截面形式，兩肢槽鋼連接采用綴條連接。支架高度6 m，下部與基礎(chǔ)混凝土上預(yù)埋的鋼板焊接連接，上部每間隔3 m設(shè)置斜撐或水平撐加以約束。支架的計算簡圖見圖3。

圖2 支架受壓強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算簡圖

圖3 支架計算簡圖

2.1 25a型槽鋼單肢截面參數(shù)

槽鋼高度H為25 cm;槽鋼高度b為7.8 cm;截面面積A為34.92 cm2;截面關(guān)于x軸慣性矩Ix為3 370 cm4;截面關(guān)于y軸慣性矩Iy為176 cm4。

2.2 組合截面參數(shù)

槽鋼高度H為25 cm;槽鋼寬度b為27 cm;截面面積A為69.84 cm2;截面關(guān)于x軸慣性矩Ix為6 740 cm4;截面關(guān)于y軸慣性Iy為9 476 cm4。

2.3 綴條設(shè)計

采用5×1×35 cm鋼板，呈60°角斜置與槽鋼焊接，間距30 cm，每個支架共計40根綴條。垂直y軸各斜綴條毛截面面積之和A1y為200 cm2。

2.4 支架受壓強(qiáng)度及穩(wěn)定驗(yàn)算

3 支架基礎(chǔ)設(shè)計

3.1 支架基礎(chǔ)頂面高程的確定

每座墩臺支架基礎(chǔ)混凝土頂面高程為:

式中:H0為基礎(chǔ)混凝土頂面高程，單位cm;H1為基礎(chǔ)中心對應(yīng)上方箱梁梁底高程，單位cm;h1為墩臺頂升支架高度，單位cm;h2為千斤頂最低高度，單位cm(本工程采用千斤頂最低高度為38.5 cm)

3.2 橋墩支架基礎(chǔ)設(shè)計

橋墩支架基礎(chǔ)可座落在橋墩承臺頂面混凝土上，可直接在承臺頂面上澆筑1.0 m長×1.0 m寬、厚度≥0.5 m混凝土基礎(chǔ)，頂面預(yù)埋400×400×30 mm厚鋼板以便于支架安裝加固并擴(kuò)散支架傳遞的壓應(yīng)力。基礎(chǔ)混凝土標(biāo)號C30，基礎(chǔ)中心與支架的安裝位置中心要一致。預(yù)埋鋼板的安裝位置準(zhǔn)確，其下混凝土應(yīng)充分振搗，確保密實(shí)。

3.3 橋臺支架基礎(chǔ)設(shè)計

橋臺支架基礎(chǔ)應(yīng)座落在堅實(shí)的土層上，須將地面層的腐植土、軟弱土層挖除，開挖深度1.2～2.0 m。基礎(chǔ)混凝土的厚度≥1.5 m，基礎(chǔ)的長度與寬度尺寸相同，其大小由承載力計算確定。強(qiáng)度等級為C25，澆筑時拋20%片石。

3.3.1 地基土容許承載力［σ］的確定

通過實(shí)測實(shí)際可用土層的地基承載力最小值σ實(shí)測min=155 kPa，考慮一定的安全儲備(安全系數(shù)k=1.5)確定地基容許承載力為:

3.3.2 基礎(chǔ)混凝土尺寸的確定

式中:σmax地基土的最大壓應(yīng)力;Nmax為地基土上作用的最大豎向力;A為基礎(chǔ)混凝土面積，為正方形邊長為a時A=a2;Ra為頂升時上部結(jié)構(gòu)的支座反力，Ra=504 kN;Gc為基礎(chǔ)混凝土的自重，Gc=24×H×A kPa，H=1.5 m為混凝土厚度;G支為支架和其它活荷載，G支=50kN;將已知數(shù)代入后求得a≥2.86 m，取a=3 m。

橋臺支架基礎(chǔ)混凝土中心必須與支架中心一致。頂面中心位置埋設(shè)400×400×20 mm鋼板。

4 千斤頂?shù)倪x擇

根據(jù)頂升荷載計算，0#橋臺及4#橋臺每個千斤頂承受荷載504 kN(一座橋臺兩個千斤頂)，1#墩及3橋墩每處千斤頂承受荷載1 172.4 kN，2#橋墩支座反力為1 243.2 kN?？紤]千斤頂同步性，確定每座橋墩臺處布設(shè)2個200 t千斤頂，全橋共布置10個200 t千斤頂。

5 頂升支架制作及安裝、基礎(chǔ)施工

5.1 頂升支架制作

支撐立柱的結(jié)構(gòu)根據(jù)承壓及穩(wěn)定計算，橋墩立柱采用一根Φ273×10無縫鋼管，橋臺立柱采用型鋼、綴條(兩根25a型槽鋼，綴條為10 mm×50 mm鋼板)焊接成的組合箱形截面。為利于橋梁頂升施工的安全，根據(jù)橋梁的頂升高度，每根支架立柱配備3個25 cm高的短節(jié)，隨箱梁的升高接長支架。支架的接高采用法蘭盤螺栓連接。支架的兩端及法蘭盤采用380 mm×380 mm×20 mm鋼板與支架焊接成一體。頂升支架的制作以焊接為主，焊工必須有焊工操作證。所有的焊縫必須達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 開挖并澆筑支架基礎(chǔ)混凝土

橋墩支架基礎(chǔ)應(yīng)開挖至承臺頂面，在承臺上澆筑長100 cm寬100 cm厚50 cm的C30混凝土并預(yù)埋鋼板及螺栓。橋臺支架基礎(chǔ)應(yīng)開挖至密實(shí)堅硬地層澆筑并預(yù)埋鋼板及螺栓，基礎(chǔ)尺寸3 m×3 m×1.5 m(長、寬、厚)，澆筑采用C25混凝土并拋20%片石。

5.3 安裝支架

支架安裝采用8 t吊車輔助、人工進(jìn)行。支撐立柱底端通過法蘭盤與基礎(chǔ)混凝土頂面上埋設(shè)的鋼板及螺栓聯(lián)系(鉸接)。橋墩處支撐立柱通過抱柱鋼箍、連桿與墩柱聯(lián)系以增強(qiáng)其穩(wěn)定性，與墩柱的聯(lián)系每隔2m設(shè)1道。橋臺處的每個支撐立柱，設(shè)斜支撐以增強(qiáng)其穩(wěn)定性。支撐立柱的高度根據(jù)基礎(chǔ)頂面至箱梁底面的高度減去千斤頂和箱梁底墊板的高度確定。嚴(yán)格控制每個支撐立柱的垂直度≤0.2%。

安裝支架前先搭設(shè)腳手架及操作平臺，操作平臺采用輪扣式鋼腳手搭設(shè)，其上鋪6 cm厚跳板并設(shè)圍欄。

6 頂升前基礎(chǔ)及支架承載能力的檢驗(yàn)

橋梁頂升前必須對基礎(chǔ)及支架穩(wěn)定性及承載能力進(jìn)行檢驗(yàn)，主要是通過預(yù)頂升進(jìn)行。預(yù)頂升是在正式頂升前將箱梁同步頂升2～5 mm，并應(yīng)持荷10 min，檢查所有支架及焊縫是否有變形及裂紋，在頂升的過程是否有較大的響聲，混凝土基礎(chǔ)是否有明顯下沉、是否有裂縫。如果存在上述情況，立刻停止頂升并同步將橋梁落下，分析原因并采取加固及處理措施。如果是沒有上述情況，說明支架及基礎(chǔ)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計要求，可以進(jìn)行正式頂升施工。

7 總結(jié)

K503+644.7、K511+990、K519+606.5 共3座分離立交橋頂升施工依次進(jìn)行并流水作業(yè)，頂升用支架周轉(zhuǎn)使用。支架基礎(chǔ)混凝土施工完畢，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度80%以上開始安裝支架并頂升。每座橋梁從支架安裝起算到箱梁頂升施工結(jié)束用時間平均6 d。每座橋梁使用C25片石混凝土54 m3，C30混凝土3 m3。3座橋梁共用1套頂升支架，而1套支架總重4.94 t，而頂升的箱梁自重達(dá)852.3 t，充分利用鋼材的力學(xué)性能。每座橋梁頂升施工期間對各個墩臺的每個支架的鋼結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)混凝土進(jìn)行嚴(yán)格的檢查、測量和監(jiān)控，沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，說明上述的設(shè)計和施工方案是安全和行之有效的。

［1］張勁泉，王文濤.橋梁檢測與加固手冊(上下冊)［K］.北京:人民交通出版社，2007.

［2］薛光瑾.結(jié)構(gòu)力學(xué)［M］.北京:高等教育出版社，1994.

［3］鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范編寫組.GB50017－2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范［S］．北京:中國計劃出版社，2003.