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        現(xiàn)澆箱梁跨路支架技術(shù)研究

        2017-11-22 03:12:05劉明
        中華建設(shè) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:箱梁支架

        劉明

        現(xiàn)澆箱梁跨路支架技術(shù)研究

        劉明

        一、工程概述

        港珠澳大橋珠海連接線工程第三合同段起訖點(diǎn)樁號為YK7+373~YK13+228.656,路線長5.856km。主要工程量有:橋梁3657.544m/3座,互通式立體交叉2處,互通匝道橋2306.498m/7座,隧道2184.5m/1座。橋梁包括南琴路高架主線段、橫琴北互通段、洪灣互通段,以及橫琴北互通A、B、C、D1、D2、E、F匝道和洪灣互通A匝道。

        橫琴北互通D匝道2號橋第二聯(lián)第五、六孔處上跨現(xiàn)有市政道路南琴路,擬采用封閉半幅南琴路搭設(shè)滿堂落地支架,另外半幅搭設(shè)大型鋼管貝雷支架作為通車孔的方式進(jìn)行跨路施工。通車孔現(xiàn)擬設(shè)置于D匝道2號橋第六孔處。施工布置圖如下:

        圖1 D匝道2號橋跨路支架平面示意圖

        通車孔材料采用現(xiàn)有的φ500mm×δ6mm鋼管樁作為支撐柱;雙拼I45b工字鋼作為墊梁;國產(chǎn)貝雷梁作為承重主梁;雙拼[10槽鋼作為分配梁;φ48mm×δ3mm鋼管作為調(diào)節(jié)支架。布置情況如下圖所示:

        圖2 門洞支架橫橋向布置圖

        圖3 門洞支架縱橋向布置圖

        二、施工工藝

        1.支架施工準(zhǔn)備

        支架搭設(shè)前加工準(zhǔn)備好支撐鋼管、墊梁和主承重梁。鋼管直徑設(shè)計(jì)為500mm,鋼管壁厚不小于8mm,按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的長度下料加工制作,鋼管接縫處焊接加勁板,鋼管頂處利用三角加勁板與墊梁焊接,支點(diǎn)處上翼板和下翼板之間設(shè)1.0cm厚加勁板,防止墊梁的局部失穩(wěn);縱向承重梁使用貝雷梁,承重梁選用無明顯變形、外觀質(zhì)量好的貝雷片,按照設(shè)計(jì)長度拼裝好,用花窗及螺栓連接成貝雷梁備用。

        2.支架搭設(shè)

        現(xiàn)澆箱梁大型鋼管貝雷支架其鋼管支撐在臨時(shí)擴(kuò)大基礎(chǔ)上。支架鋼管應(yīng)提前下料,具體長度按測量數(shù)據(jù)反推。

        支架鋼管基礎(chǔ)部分為臨時(shí)混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ),擴(kuò)大基礎(chǔ)位于原有市政道路路面上的,直接于路面植筋澆筑混凝土。支模澆筑擴(kuò)大基礎(chǔ),混凝土標(biāo)號采用C30以上,考慮防撞要求,擴(kuò)大基礎(chǔ)高度至少需要50cm。澆筑完畢后,進(jìn)行養(yǎng)生回填四周空隙并用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)。擴(kuò)大基礎(chǔ)兩旁共設(shè)置單車道寬5m、高度不少于5m的雙車道臨時(shí)道路,四周且應(yīng)設(shè)置防撞墩引導(dǎo)車流。

        支架搭設(shè)前,采用80×80cm的14~20mm厚鋼板對應(yīng)預(yù)埋鋼筋位置穿孔熔透焊,焊接前,鋼板底需平鋪M30以上水泥砂漿,以形成擴(kuò)大基礎(chǔ)頂面的預(yù)埋鋼板。鋼管立在預(yù)埋鋼板的中心處,底口切割平整順直,測量調(diào)整鋼管垂直度偏差在0.5%內(nèi),即可開始焊接,且每鋼管頂、腳外利用6塊以上15×25cm的10mm厚三角鋼板進(jìn)行加勁,焊接時(shí)焊腳高度不小于6mm,焊縫應(yīng)飽滿,需滿足二級焊縫要求。管樁之間自管樁頂以下1m處設(shè)置25#工字鋼平聯(lián)。

        鋼管安裝完畢后,在樁頂上安裝雙拼I45b工字鋼墊梁,墊梁與管樁采用三角板加勁焊接;墊梁安裝后,安裝承重梁至墊梁上,承重梁采用花窗連接的貝雷梁,承重梁用8#槽鋼以上型鋼卡焊接固定在墊梁上,防止其發(fā)生側(cè)翻。

        承重梁安裝完成后,進(jìn)行分配橫梁的安裝,橫梁采用雙拼10#槽鋼搭設(shè),分配橫梁間距為60cm,槽鋼拼接焊縫需飽滿密實(shí),分配橫梁與承重梁用騎馬螺栓連接固定起來。分配橫梁上搭設(shè)碗扣支架進(jìn)行現(xiàn)澆箱梁施工,碗扣支架搭設(shè)應(yīng)符合《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范JGJ166-2008》相關(guān)要求。分配橫梁的長度應(yīng)考慮施工作業(yè)平臺的寬度,作業(yè)平臺外側(cè)設(shè)置護(hù)欄和安全網(wǎng)。

        3.支架安全措施

        由于此處上跨南琴路,施工過程中下方仍需通車,因此此處必須設(shè)置防墜物棚、限高架及交通引導(dǎo)設(shè)施保證行車及支架安全。

        防墜物棚骨架由10#槽鋼及5#角鋼組成,按設(shè)計(jì)標(biāo)高焊接在鋼管立柱上或懸吊于承重梁下方。防墜物棚應(yīng)于地面預(yù)制好,再采用整體吊裝的方式進(jìn)行安裝。防墜物棚的頂板與型鋼骨架的連接采用8#鐵線綁束,頂板上滿鋪鍍鋅鐵皮以隔離火種及雨水。安裝時(shí)采用懸臂吊裝的方法,用汽車吊進(jìn)行分車道懸臂吊裝。安裝時(shí),防墜物棚應(yīng)向車道外側(cè)設(shè)置不小于2%的橫坡。

        防墜物棚安裝作業(yè)時(shí),必須分車道逐車道作業(yè),并在路面上提前做好引導(dǎo)車流的明顯標(biāo)識及安排安全員交通疏導(dǎo),作業(yè)時(shí)只可同時(shí)單幅占用一個(gè)車道進(jìn)行施工安裝。

        三、設(shè)計(jì)驗(yàn)算

        如平面圖所示,D2匝道處主要受力的承重梁為5組10片12m跨貝雷片;貝雷支架部分砼方量為103.5m3。

        1、荷載

        圖4 D2匝道第6孔橫斷面圖

        1、 跨路部分箱梁鋼筋砼:V=117.25m3,重量G=103.5×2.6t=269.1t

        2、施工人員及施工荷載:0.1t/m2×15m×6.25m=9.38t。

        3、砼澆筑振搗荷載:0.1t/m2×15m×6.25m=9.38t。

        4、木模板(內(nèi)、外、底):0.03t/m2×15×(15.56+12.43)=12.6t。

        5、貝雷梁:考慮連接用螺栓、銷子等,取15t。

        故荷載組合取值(269.1+12.6+15)t×1.2+(9.38+9.38)t×1.4=382.3t。

        箱梁需計(jì)算的長度:15m,則q=25.5t/m

        2、貝雷梁驗(yàn)算

        縱梁截面形式為在箱室下布設(shè)5組10片12m跨單排單層貝雷梁。按10片單排單層容許內(nèi)力進(jìn)行檢算。根據(jù)《交通部國防交通儲備器材管理規(guī)定(1998年)》,貝雷桁架的幾何特性和容許內(nèi)力見下表:

        貝雷桁架的幾何特性和容許內(nèi)力表

        (1)支架彎矩檢算

        跨中最大彎矩為: M=qL2/8/10=459 kN·m<[M]=788.2kN·m

        故彎矩符合要求。

        (2)支架剪力檢算

        支點(diǎn)處剪力最大,Qmax= qL/2/10=153 kN<[Q]=245.2 kN

        抗剪滿足要求。

        (3)支架撓度檢算

        跨中撓度最大,fmax=5qL4/(384E I*10)=1.3cm<[f]=L/400=3cm

        故撓度符合要求。

        3、墊梁驗(yàn)算

        主梁按簡支偏安全考慮,則單側(cè)墊梁承受上部體系重量的一半,即:178t;墊梁主要受力部位長度為10m,則q=178t/10m=17.8t/m

        箱室下墊梁下部支撐鋼管按3根鋼管驗(yàn)算,鋼管間距5m,則按兩等跨連續(xù)梁計(jì)算:

        M=0.07×ql2=0.07×17.8×1.1×52=34.265t·m(考慮不均勻荷載分布系數(shù)1.1)

        [W]= 34.265t·m /205MPa=1671.5cm3

        I45b工字鋼截面模量為W=1500 cm3

        則,雙拼I45b工字鋼滿足要求。

        4、立柱驗(yàn)算

        箱室下墊梁下部支撐鋼管按2根鋼管驗(yàn)算,則單根鋼管受力為:178/2=89t;支撐柱采用φ500mm×δ6mm螺旋管。特性如下:

        A=9312mm2,E=2.06×105MPa,i=174.67mm,μ=1,自由長度L=6000mm。

        驗(yàn)算鋼管樁承載力:

        驗(yàn)算滿足要求。

        5、地基承載力

        由上述計(jì)算,φ500×6mm螺旋管(下方為擴(kuò)大基礎(chǔ))承受最大荷載為N=89t,其螺旋管下端為1.0m×1.0m鋼板封端,下方擴(kuò)大基礎(chǔ)尺寸為長×寬=1.5m×1.5m,由于基礎(chǔ)下方已進(jìn)行換填石渣,則地基承載理容許值[σ]根據(jù)《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 024--85)取中密碎石土的容許承載力為[σ]=500KPa。

        基礎(chǔ)受力計(jì)算面積為:A=1.5×1.5=2.25㎡;基地應(yīng)力:

        四、結(jié)語

        該跨路支架設(shè)計(jì)符合相關(guān)規(guī)范要求,可以實(shí)施。

        (作者單位:廣東省長大公路工程有限公司)

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