盧 宗 澤

(北京鐵建工程監(jiān)理有限公司，北京 100039)

客運(yùn)專線現(xiàn)澆連續(xù)梁支架設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

盧 宗 澤

(北京鐵建工程監(jiān)理有限公司，北京 100039)

以景德特大橋?yàn)槔?，介紹了現(xiàn)澆連續(xù)梁支架的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法，對(duì)碗扣式腳手架和梁柱式支架分別進(jìn)行計(jì)算，確保設(shè)計(jì)可靠。對(duì)支架施工過(guò)程的支架預(yù)壓環(huán)節(jié)進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)，確保施工安全，為同類橋梁支架設(shè)計(jì)與施工提供了有益的參考。

支架,強(qiáng)度,剛度,穩(wěn)定性,支架預(yù)壓

1 概述

現(xiàn)澆連續(xù)梁施工支架結(jié)構(gòu)因其受力分析計(jì)算復(fù)雜，處理不當(dāng)往往會(huì)影響工程的工期，甚至發(fā)生安全、質(zhì)量事故[1,2]。目前，現(xiàn)澆梁施工中所采用的支架主要有滿堂碗扣鋼管腳手架和梁柱式支架兩種。現(xiàn)澆支架在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意荷載組合、支架檢算等問(wèn)題，在施工中應(yīng)注意地基處理、支架預(yù)壓等問(wèn)題[3]。

2 工程背景

景德特大橋733號(hào)～736號(hào)墩(32+48+32)m預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，于D2K180+255.3里程處與冀魯連接線斜交，斜交角度為50°3′00″，設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆連續(xù)梁方式上跨。其中48 m跨跨越冀魯連接線，該聯(lián)連續(xù)梁位于i=+6.2‰的上坡道上，平面位于直線上。箱梁為變高單箱單室斜腹板截面，箱梁頂寬12.2 m，頂板厚度為34 cm～65 cm，腹板厚度50 cm～95 cm，底板厚度30 cm～90 cm。

上部支架由碗扣式腳手架、方木組成。順橋向碗扣架立桿間距均為60 cm；橫橋向立桿間距在頂?shù)装?、腹板、翼緣下方處依次?0 cm,30 cm,120 cm；橫桿步距均為120 cm。碗扣架立桿底部鋪設(shè)10×15 cm方木(橫橋向)；頂部鋪設(shè)10×15 cm方木(橫橋向)，其上方再布置10×5 cm方木(順橋向)。

下部梁柱式支架采用鋼管、工字鋼、貝雷梁和槽鋼組合形式。立柱采用φ630×10 mm有縫鋼管。邊跨兩邊立柱坐落在承臺(tái)上，中間設(shè)兩排(三排)立柱，小里程邊跨采用條形基礎(chǔ)，大里程邊跨采用樁基；中跨兩邊立柱坐落在承臺(tái)上，中間設(shè)七排立柱，采用條形基礎(chǔ)，立柱間設(shè)連接系。橫梁支撐于立柱之上，截面均采用2Ⅰ36b和3Ⅰ36b工字鋼；邊跨靠近邊墩處橫梁與外側(cè)立柱間設(shè)斜撐；縱梁采用貝雷梁。圖1為48 m中跨支架布置圖。

3 支架設(shè)計(jì)與計(jì)算

3.1碗扣式腳手架計(jì)算

3.1.1荷載

考慮恒載和活載，恒載包括：1)梁體鋼筋混凝土在底模上產(chǎn)生的面荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)；2)模板及支架結(jié)構(gòu)荷載。a.模板荷載：1 kN/m2；b.支架結(jié)構(gòu)荷載：當(dāng)立桿間距為30 cm時(shí)，取0.8 kN/m3；當(dāng)立桿間距為60 cm，90 cm時(shí)，取0.55 kN/m3。活載包括：3)施工人員、材料及施工機(jī)具荷載取2.5 kN/m2；4)振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載取2 kN/m2；5)澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載取2 kN/m2。

3.1.2支架立桿軸力計(jì)算

按規(guī)范[4]取下式對(duì)碗扣式支架立桿軸力進(jìn)行計(jì)算。

N2=1.2×(1)+2))×Lx×Ly+1.4×(3)+4)+5))×Lx×Ly。

其中，Lx,Ly分別為立桿縱向間距、橫向間距，m。

經(jīng)計(jì)算，立桿軸力最大值為25.12 kN<30 kN，滿足規(guī)范要求。

3.1.3支架立桿豎向位移計(jì)算

按規(guī)范取下式對(duì)碗扣式支架立桿豎向位移進(jìn)行計(jì)算。

其中，Q1為立桿計(jì)算恒載，Q1=(1)+2))×Lx×Ly；H為立桿總高度,mm；E為鋼材彈性模量,N/mm2；A為立桿截面尺寸,mm2；Δ為立桿接頭變形,mm，可按一個(gè)接頭1 mm取值。

經(jīng)計(jì)算，立桿豎向位移最大值為3.7 mm，滿足規(guī)范要求。

3.1.4支架整體抗傾覆穩(wěn)定性

按規(guī)范取下式對(duì)碗扣式支架整體抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

其中，K為結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)；Mk為結(jié)構(gòu)抗傾覆力矩，kN·m；Mq為結(jié)構(gòu)傾覆力矩，kN·m。

碗扣支架自重按0.55 kN/m3取值，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算得支架體積為6 157.5 m3，得支架自重為3 386.6 kN；模板自重按1 kN/m2取值，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算得模板面積約為1 870.0 m2，得模板自重為1 870.0 kN。

作用在支架上的風(fēng)荷載：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值×順橋向支架截面面積，考慮支架空隙，再乘以0.8的系數(shù)，計(jì)算得84.5 kN；作用在模板上的風(fēng)荷載：風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值×順橋向模板面積，計(jì)算得133.0 kN。

分別取矩，模板和支架結(jié)構(gòu)重力荷載之和作用點(diǎn)取橫斷面中心位置，傾覆支點(diǎn)取支架最邊緣位置，力臂為6.1 m；作用于支架上的風(fēng)荷載作用點(diǎn)取支架頂端(最危險(xiǎn)位置)，力臂為2.8 m，作用于模板上的風(fēng)荷載作用點(diǎn)取模板頂端(最危險(xiǎn)位置)，力臂為3.5 m，得結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)：K=(3 386.6+1 870.0)×6.1/(133.0×3.5+84.5×2.8)=45.7>1.5。

支架整體抗傾覆穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

3.2梁柱式支架計(jì)算

利用MIDAS/Civil建立下部梁柱式支架模型，以中跨為例進(jìn)行說(shuō)明，圖2為中跨計(jì)算模型。

3.2.1方木計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，方木最大變形值為2 mm

3.2.2貝雷梁計(jì)算

圖3為貝雷梁變形圖，貝雷梁最大變形值為17-1.7=15.3 mm

單層單排桁架容許剪力值為245.2 kN，容許彎矩值為788.2 kN·m。經(jīng)計(jì)算，貝雷梁的最大剪力值為223.2 kN<245.2 kN，最大剪力值位于支11上方第9片貝雷梁的腹桿處(由小里程往大里程，橫向由左線往右線)，剪力滿足要求。

貝雷梁的最大軸力為363.2 kN，對(duì)應(yīng)最大彎矩值為363.2×1.5=544.8 kN·m<788.2 kN·m，彎矩滿足要求。

3.2.3墊梁計(jì)算

墊梁變形值為2.2 mm<1 200/400=3 mm，剛度滿足要求。墊梁的最大應(yīng)力值為169.6 MPa<[σ]=215 MPa，強(qiáng)度滿足要求。

3.2.4立柱穩(wěn)定性

立柱的最大應(yīng)力值為90.7 MPa<[σ]=215 MPa，強(qiáng)度滿足要求。經(jīng)模態(tài)分析，支架整體線彈性屈曲第一階屈曲穩(wěn)定系數(shù)為8.15，屈曲模態(tài)為支13立柱的橫向連接系平面外失穩(wěn)，支架整體屈曲穩(wěn)定滿足要求。

3.2.5基礎(chǔ)計(jì)算

基底應(yīng)力計(jì)算值見表1。

表1 基底應(yīng)力計(jì)算表

由表1可知，地基承載力可按不小于260 kPa考慮。

同理，經(jīng)計(jì)算，邊跨支架系統(tǒng)及基礎(chǔ)符合相關(guān)規(guī)范要求，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

4 支架預(yù)壓及變形監(jiān)測(cè)

支架預(yù)壓能消除地基和支架的非彈性變形的影響，對(duì)于后期支架彈性變形的測(cè)量，橋梁線形的控制具有關(guān)鍵作用。支架預(yù)壓過(guò)程中還需要對(duì)支架的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免出現(xiàn)變形異常。支架預(yù)壓及變形監(jiān)測(cè)主要從以下幾方面進(jìn)行控制：

1)支架預(yù)壓荷載一般為梁體自重的1.2倍，采用分級(jí)預(yù)壓，按0→60%→100%→120%進(jìn)行。

2)采用分段預(yù)壓，全梁分為四段進(jìn)行預(yù)壓，邊跨整體進(jìn)行預(yù)壓，中跨分兩段進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓荷載與實(shí)際施工時(shí)荷載分布盡量保持一致。

3)每跨設(shè)置3個(gè)變形監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置5個(gè)測(cè)點(diǎn)。每級(jí)加載完成后1 h進(jìn)行支架的變形觀測(cè)，以后每6 h監(jiān)測(cè)記錄各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量。

4)預(yù)壓結(jié)束后應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算支架彈性變形和非彈性變形，繪制變形圖，作為設(shè)置預(yù)拱度的依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合工程實(shí)例介紹了現(xiàn)澆連續(xù)梁支架在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意的問(wèn)題，支架設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件和現(xiàn)澆梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定支架形式、荷載組合和檢算方法。支架預(yù)壓是保證支架安全和質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)給予高度重視。

[1] 張立青.鐵路橋梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)技術(shù)研究及應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2010(12):40-45.

[2] 康顯榮,高少?gòu)?qiáng).連續(xù)梁現(xiàn)澆支架方案設(shè)計(jì)與施工[J].石家莊鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2002,1(3):34-37.

[3] 趙常煜.大跨連續(xù)梁現(xiàn)澆支架的設(shè)計(jì)和施工[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2003(6):27-29.

[4] TB 10110—2011,鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程[S].

Designandconstructiontechnologyofcast-in-placesupportforcontinuousbeamofpassengerdedicatedline

LuZongze

(BeijingRailwayConstructionEngineeringSupervisionCo.,Ltd,Beijing100039,China)

In this paper, Jingde bridge as an example, the paper introduces the design and calculation method of cast-in-place support for continuous beam, the bowl-scaffold and beam column support are calculated to ensure reliable design. The control and monitoring of the preloading link during the construction process of the support are carried out to ensure the safety of the construction. It provides a useful reference for the design and construction of the same kind of bridge support.

support, strength, stiffness, stability, preloading of the support

1009-6825(2017)28-0175-02

2017-07-26

盧宗澤(1984- )，男，碩士，工程師

U448.215

A