蘇添倫
(貴州省都勻公路工程處)
位于G321國道廣成線上的得勝橋為兩跨鋼筋混凝土空心板箱梁橋,箱梁采用多孔空心板梁全寬7.5 m,梁高1.15 m,凈跨為16 m,橋面寬8.5 m,橋高20 m,施工方法采用現(xiàn)澆。
貝雷鋼管樁組合支架在C20混凝土基礎上搭設,鋼管樁底部與擴大基礎頂面A3鋼板采用滿焊。為了增加貝雷鋼管樁組合支架的整體穩(wěn)定性,沿縱向用5 cm角鋼設置橫向剪刀撐。支架搭設按照現(xiàn)澆空心板梁貝雷鋼管樁組合支架總體施工方案進行。支架搭設時,應先澆注擴大基礎混凝土并預埋A3鋼板地腳螺栓孔,待擴大基礎混凝土達到一定強度后再進行地腳螺栓和A3鋼板安裝、鋼管樁定位焊接及貝雷架搭設,鋼管樁頂面設置A3鋼板,在A3鋼板上設置兩根I20a型鋼作為拆除貝雷架的臨時支撐平臺。用5 cm角鋼沿縱向與I20a型鋼焊接焊接,用于限制貝雷梁橫向位移。安裝鋼管樁之前應對擴大基礎頂面高程進行實測,再根據(jù)實測高程和空心板梁縱向及橫向坡度計算每根鋼管樁的下料長度。支架拆除時,先解除調(diào)平木楔子,拆除底模、加勁方木、縱向、橫向調(diào)坡方木和I20a工字鋼,最后拆除貝雷、I20a型鋼和鋼管樁支架?,F(xiàn)澆空心板梁貝雷鋼管樁組合支架兩側(cè)設護欄、安全網(wǎng)。外模采用17 mm厚優(yōu)質(zhì)膠合板,模板間接縫采用泡沫止?jié){橡膠條塞縫,安裝模板時應確保板縫緊貼,防止出現(xiàn)漏漿,模板下必須設置通長方木,確保外模平整度及剛度。
(1)混凝土重量
按照空心板梁對應的面積,將空心板分為翼板、底板兩部分,按照空心板的A-A、B-B、C-C斷面分別進行支架強度和穩(wěn)定性驗算,見表1。
表1 各斷面每延米鋼筋混凝土重量G1值
(2)模板重量
G2=6×0.037=0.222 kN/m2(底模17 mm厚,底模下方木板20 mm厚),在空心板縱向長度每延米范圍內(nèi)各斷面每延米模板面積S值如表2。
表2 各斷面每延米模板面積S值
(3)方木重量
①加勁方木重量:0.12×0.12×6=0.086 kN/m;
②調(diào)平木楔子重量:2×0.12×0.12×0.25×6=0.044 kN/個。
(4)貝雷支架
根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的1.5×3.0型貝雷片重量為270 kg/片,加上支撐架、貝雷銷子后按350 kg/片計算。
回轉(zhuǎn)半徑:i=8.16 cm、慣性矩:I=2 369 cm4、截面抵抗彎矩:W=236.9 cm3,E=2.1×105MPa,A3鋼軸向容許應力【σ】=140 MPa,A3鋼彎曲容許應力【σ】=145 MPa,A3鋼容許剪應力【Q】=85 MPa
(1)底板部分各種荷載計算
現(xiàn)澆空心板梁變截面段由A-A斷面漸變?yōu)镃-C斷面,僅驗算C-C截面最不利荷載:
混凝土重量G1=2.85×0.85×26=62.985 kN
模板重量G2=2.85×0.222=0.633 kN
方木和木楔重量G3=7×0.086+7×0.044=0.91 kN施工荷載G4=2.5×2.85=7.125 kN
傾倒和振倒混凝土荷載:G5=6.0×2.85=17.1 kN
(2)強度驗算
當施工荷載均布時,可近似按2跨等跨連續(xù)梁計算,即:
L=2.85 m,q1=[1.2(G1+G2+G3)+1.4(G4+G5)]/L=39.07 kN/m,Mmax=0.070q1L2=22.2 kN/m
當施工荷載集中于跨中時,按2等跨連續(xù)梁計算設計荷載:q2=[1.2(G1+G2+G3)+1.4 G5]/L=35.57 kN/m,集中設計荷載P=1.4×7.125=9.98 kN,Mmax=0.070q2L2+0.156PL=24.66 kN/m??梢?,施工荷載集中于跨中時彎距最大σ=Mmax/Wx=24.66×103/236.9=104.09 MPa<【σ】=145 MPa,強度滿足設計要求。
(3)剪力驗算
當施工荷載均布時,可近似按2跨等跨連續(xù)梁計算,即:L=2.85 m,Q1=0.625q1L=69.59 kN,當施工荷載集中于跨中時,按2等跨連續(xù)梁計算設計荷載:Q2=0.625q2L+0.688P=70.23 kN可見,當施工荷載集中于跨中時剪力最大,所以:Qmax=70.23 kN <【Qmax】=85 kN,剪力滿足設計要求。
(4)剛度驗算
f=0.521q2L4/(100EI)+0.911PL3/(100EI)=0.028 mm<[f0]=(L/400)=7.125 mm,剛度滿足規(guī)范要求。
(1)荷載計算
底模受力驗算以C-C斷面(最不利荷載)計算,底模采用1.7 cm厚竹膠板,竹膠板下鋪2 cm厚杉木板,底板加勁方木斷面采用12×12 cm、橫向間距50 cm。
模板自重:a=0.222 kN/m2;鋼筋混凝土自重:b=22.1 kN/m2;
施工荷載:c=2.5 kN/m2(集中荷載P=2.5 kN);
傾倒和振倒混凝土荷載:d=6.0 kN/m2。
(2)底模板強度驗算
當施工荷載均布時,可近似按4跨等跨連續(xù)梁計算,即取L=0.5 m,q1=[1.2(a+b)+1.4(c+d)]×0.5/L=38.686 kN/m,Mmax=0.077q1L2=2.979 kN/m,當施工荷載集中于跨中時,按4等跨連續(xù)梁計算設計荷載:q2=[1.2(a+b)+1.4d]×0.5/L=35.186 kN/m,集中設計荷載P=1.4×2.5×0.5=1.75 kN,Mmax=0.077q2L2+0.169PL=0.825 kN/m??梢?,施工荷載集中于跨中時彎距最大σ=Mmax/Wx=0.825×103/(1×0.0372/6)=3.6 MPa<[σ]=15 MPa,強度滿足設計要求。
(3)底模板剛度驗算
按 L=1 m 計算,E=10 000 MPa,I=1.0 ×0.037 3/12=4.22×10-6m4q3=1.0×(a+b)=22.322 kN/Mf=q3L4/(128EI)=0.4 mm<[f0] =(0.5/400)=1.25 mm,剛度滿足規(guī)范要求。
(4)底模板加勁方木受力驗算
混凝土重量G1=0.85×0.5×26=11.05 kN/m2,模板重量G2=0.5×0.222=0.111 kN/m2,加勁方木重量:G3=0.12×0.12×6=0.086 kN/m;施工荷載 G4=2.5 kN/m2,傾倒和振倒混凝土荷載:G5=6.0 kN/m2
L=1.0 m,q=[1.2(G1+G2+G3)+1.4 G5]×0.5/L=10.948 kN/m,集中設計荷載 P=1.4×2.5×0.5=1.75 kN,當施工荷載均布時,可近似按4跨等跨連續(xù)梁計算,即:
①剪應力
當施工荷載集中于跨中時剪力最大,按4等跨連續(xù)梁計算設計荷載:Qmax=-0.607qL-0.661P=7.802 kN可見,當施工荷載集中于跨中時剪力最大τmax=3Qmax/2A=(3×780 2)/(2×0.12×0.12)=0.8 MPa<【τ】=1.4 MPa,剪應力滿足設計要求。
②彎曲應力
當施工荷載集中于跨中時彎距最大,按4等跨連續(xù)梁計算設計荷載:
Mmax=0.077qL2+0.169PL=0.359 kN/m,σmax=Mmax/W=359/(1/6×0.12×0.122)=1.2 MPa<【σ】=13 MPa,彎曲應力滿足設計要求;
③最大變形
fmax=5QmaxL4/384EI=(5×780 2×1.04)/(384×10×103×0.12×0.123/12)=0.58 mm <【f】=L/400=2.5 mm,剛度滿足規(guī)范要求。
查貝雷梁相關規(guī)范得雙排單層貝雷梁容許內(nèi)力為:
【Mmax】=1 576 kN · m,【Qmax】=490 kN,W=7 156 cm3
荷載計算如下:
混凝土自重:G1=14.75×2.85×12=504.45 kN
竹膠板自重:G2=2.85×12×0.222=7.59 kN
方木自重:G3=12×7×0.086=7.224 kN
木楔子重量:G4=0.044×13×7=4.004 kN
施工荷載G5=2.5×3×2.85=21.375 kN
傾倒和振倒混凝土荷載:G6=6.0×3×2.85=51.3 kN
I20a工字鋼自重:G7=13×2.85×0.2791=10.34 kN
貝雷梁可近似按4跨等跨連續(xù)梁計算,即:L=12.0 m,q=[1.2(G1+G2+G3+G4+G7)+1.4G6]/L=59.35 kN/m
集中設計荷載P=1.4×2.5×3×2.85=29.925 kN
(注:集中荷載作用范圍按3 m計算)
(1)強度計算
當施工荷載集中于跨中時彎距最大,按4等跨連續(xù)梁計算設計荷載:
Mmax=0.077qL2+0.169PL=718.761 kN·m <【Mmax】=1 576 kN·m,強度滿足設計要求。
σmax=Mmax/W=718 761/7 156=100.44 MPa<【σ】=145 MPa,強度滿足設計要求。
(2)剪力計算
當施工荷載集中于跨中時剪力最大,按4等跨連續(xù)梁計算設計荷載:Qmax=-0.607qL-0.661P=-452.086 kN<【Qmax】=490 kN,符合規(guī)范要求。
(3)撓度計算
查貝雷梁相關規(guī)范得:I=500 994 cm4
f=0.632qL4/(100EI)+1.097PL3/(100EI)=0.079 mm<[f0]=L/400=30 mm,剛度滿足規(guī)范要求。
加載前需對支架基礎頂、支架底和底模頂進行標高布點測量,觀測點布置在地面以及模板底的方木上,以四分之一跨度為縱距,三分之一梁底寬度為橫距分別設置觀測點。測量點設在支點、梁跨的1/6、1/3、1/2、2/3和5/6處,橫向均設3點位。
為加快施工進度,同時保證預壓效果,不考慮進行整聯(lián)等載預壓,實行分跨超載預壓。按照梁體荷載的120%逐跨進行加載,預壓荷載分期加到支架頂部,加載卸載順序為:按預壓荷載總重的0→50%→75%→100%→50%→25%→0進行分期加載及分期卸載,并測得各級荷載下的測點的變形值。
預壓觀測48 h(觀測時間以沉降穩(wěn)定為準),加載完成后每2 h觀測一次,連續(xù)兩次觀測沉降量不超過3 mm,即為趨于穩(wěn)定,改為每6 h觀測一次,沉降穩(wěn)定48 h后,經(jīng)監(jiān)理工程師同意后,即可進行卸載。第一次卸載后停4~6 h,觀測2次。第二次卸載后24 h內(nèi)進行4次觀側(cè),觀測時要注意地基變化。
[1] 任永明.現(xiàn)澆預應力橋梁支架的穩(wěn)定性計算[J].甘肅科技,2006,(3):43-44.
[2] 白志超.高速公路現(xiàn)澆橋梁支架及門洞驗算初步探討[J].山西建筑,2010,(8):20-21.
[3] 朱新華.滄德特大橋跨石黃高速公路連續(xù)梁施工支架計算分析研究[J].廣東建筑,2010,(8):10-11.