姜信賀

(中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司, 四川成都 610017)

高陡坡地帶大跨徑梁段現(xiàn)澆法施工支架設(shè)計(jì)

姜信賀

(中鐵建大橋工程局集團(tuán)第五工程有限公司, 四川成都 610017)

高陡坡地帶大跨徑現(xiàn)澆施工支架以黔中水利工程焦家渡槽為例，在這種條件下，選用常用支架為滿堂支架和梁式支架都存在不足，工作量大。根據(jù)場(chǎng)地條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出托架與多支點(diǎn)鋼管桁架支墩組合結(jié)構(gòu)。支架總體方案設(shè)計(jì)：固定在邊墩上兩個(gè)托架支墩，跨中有一個(gè)多支點(diǎn)桁架墩。模擬現(xiàn)場(chǎng)施工，單側(cè)現(xiàn)澆和雙側(cè)現(xiàn)澆施工分別進(jìn)行加載，對(duì)托架支墩、多支點(diǎn)桁架墩進(jìn)行驗(yàn)算。比較兩施工方案，可知方案二受力更合理。托架與多支點(diǎn)鋼管桁架支墩組合結(jié)構(gòu)不僅滿足托架墩、多支點(diǎn)桁架墩的強(qiáng)度要求，而且滿足現(xiàn)場(chǎng)施工條件，還擁有工作量少、耗材少、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，避免了滿堂支架和梁式支架的不足。

支架設(shè)計(jì)； 高陡坡； 現(xiàn)澆； 多支點(diǎn)桁架墩

焦家渡槽總體布置344 m明渠段124.79 m進(jìn)口引槽段(95.95+2×180+95.95)m連續(xù)剛構(gòu)箱梁主槽段+159.31 m出口引槽段。

在陡坡地段跨徑為50 m結(jié)構(gòu)地形如圖1所示。這種情況如果使用滿堂式支架，由于地基不平整需要對(duì)地基進(jìn)行開(kāi)挖，造成開(kāi)挖量大、工作量大、消耗鋼材多,并且會(huì)有不同的沉降,如果使用梁式支架法，需要大量立柱,工作量大并且在地段底的位置立柱的穩(wěn)定性不能得到保障。根據(jù)該渡槽場(chǎng)地情況和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出多支點(diǎn)鋼管桁架支墩結(jié)構(gòu)。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)縱坡地形(單位:cm)

1 支架方案總體設(shè)計(jì)

根據(jù)場(chǎng)地情況和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)提出多支點(diǎn)鋼管桁架支墩的支架方案。

支架方案總體設(shè)計(jì)： 在跨中布設(shè)鋼管墩，在兩側(cè)橋墩設(shè)置三角形托架支撐，縱梁是采用17片貝雷梁，在跨中布設(shè)鋼管臨時(shí)支墩。支架方案總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

支架方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 托架由4片組成，其中下錨座錨在永久墩,斜桿采用2片H400相扣、水平桿兩根H400向背組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。鋼管臨時(shí)支墩由4根φ72 cm鋼管組成，鋼管縱向間距741 cm，橫向間距250 cm；橫系梁采用[28a槽鋼，斜桿采用[12.6 cm槽鋼，結(jié)構(gòu)如圖4所示。

(a)托架正面

(b)托架側(cè)面圖3 托架設(shè)計(jì)

(a)臨時(shí)支墩正面

(b)臨時(shí)支墩側(cè)面圖4 臨時(shí)支墩設(shè)計(jì)

2 支架方案施工階段總體驗(yàn)算

該支架方案包括兩種施工方案，方案一：混凝土單側(cè)現(xiàn)澆；方案二：混凝土兩側(cè)同時(shí)工。對(duì)兩種施工方案進(jìn)行驗(yàn)算，先驗(yàn)算貝雷梁在兩種施工方案的每個(gè)工況，得出貝雷梁最大的內(nèi)力和支墩的最大支反力。用最大支反力去驗(yàn)算支架墩和桁架墩。

2.1 施工方案一驗(yàn)算

施工方案一：混凝土單側(cè)現(xiàn)澆。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)將施工方案的具體施工步驟劃分為3個(gè)工況：(1)現(xiàn)澆從左側(cè)托架墩至桁架墩左側(cè)；(2)現(xiàn)澆至桁架墩右側(cè)；(3)全段現(xiàn)澆。

荷載組合：混凝土自重+模板自重+施工荷載+攪蕩混凝土+傾倒混凝土+其他荷載。

各工況的受力如圖5所示。

(a)工況一受力

(b)工況二受力

(c)工況三受力圖5 施工方案一受力

經(jīng)計(jì)算得各工況最大彎矩、剪力、支反力如表1所示。

表1 各工況受力

2.1.1 貝雷梁驗(yàn)算

據(jù)表1可知：貝雷梁最大彎矩Mmax=12425 kN·m，最大剪力Qmax=4295 kN

由此可見(jiàn)，橫向采用18片貝雷梁結(jié)構(gòu)能夠滿足承載力需求，驗(yàn)算通過(guò)。

2.1.2 托架墩驗(yàn)算

托架最大支反力出現(xiàn)在工況三，在工況三條件下的各桿件受力受力如表2所示。

表2 各桿件受力

(1)承載力驗(yàn)算。

由此可見(jiàn)，設(shè)2根[40b槽鋼+綴板組成構(gòu)件，在邊跨直線段托架中設(shè)置4道三角托架能夠滿足承載力需求，驗(yàn)算通過(guò)。

(2)剪力銷驗(yàn)算。

據(jù)表2可知,Qmax=3862/4=966kN

剪力銷有兩個(gè)受剪面，求得剪力：

由此可得，剪力銷的抗剪強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)需求。

(3)橫梁驗(yàn)算。

據(jù)表2可知：

由此可見(jiàn),設(shè)4根[32a槽鋼作梁端托架橫梁能夠滿足承載力需求，驗(yàn)算通過(guò)。

2.1.3 桁架墩驗(yàn)算

(1)強(qiáng)度驗(yàn)算。

由此可見(jiàn),設(shè)3根φ609 mm、壁厚16 mm鋼管能夠滿足承載力需求，驗(yàn)算通過(guò)。

(2)穩(wěn)定驗(yàn)算。

2.2 施工方案二驗(yàn)算

施工方案二：混凝土兩側(cè)同時(shí)現(xiàn)澆。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)將施工方案二分成兩個(gè)工況：(1)左端現(xiàn)澆從左側(cè)托架墩至桁架墩左側(cè)，右端從右側(cè)托架墩至托架右側(cè)。(2)全段現(xiàn)澆。

荷載組合：混凝土自重+模板自重+施工荷載+攪蕩混凝土+傾倒混凝土+其他荷載。

各工況的受力如圖6所示。

a)工況一受力

b)工況二受力圖6 施工方案二受力

經(jīng)計(jì)算得各工況構(gòu)件最大彎矩、剪力、支反力如表3所示。

方案二與方案一相比，貝雷梁最大彎矩剪力、托架墩最大反力和桁架墩最大支反力都比方案一小，所以貝雷梁和桁

表3 各工況受力

架墩滿足受力要求。只需驗(yàn)算托架墩可通過(guò)驗(yàn)算。

3 結(jié) 論

黔中水利工程焦家渡槽屬于高陡坡大跨徑梁，這種地形條件下用滿堂支架、梁式支架不合理。根據(jù)該渡槽場(chǎng)地情況和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出多支點(diǎn)桁架墩支架，該支架方案驗(yàn)算已經(jīng)通過(guò)。使用該支架設(shè)計(jì)可以有效地降低施工難度減少工程量和節(jié)省材料。

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姜信賀(1981～)，男 ，?？?，工程師，主要從事道路與橋梁施工工作。

TU731.2

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[定稿日期]2014-12-09