賈彥兵

國(guó)道319線漳州段北港特大橋主橋邊跨8#塊支架設(shè)計(jì)計(jì)算

賈彥兵

（寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315000）

國(guó)道319線漳州段北港特大橋邊跨現(xiàn)澆梁段施工時(shí)，邊跨現(xiàn)澆梁段采用鋼管支架法施工，支架搭設(shè)完成后進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓以節(jié)段重量的120%進(jìn)行壓重，混凝土澆筑向合攏口靠攏，并對(duì)梁段高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使合攏口高差控制在允許偏差范圍內(nèi)。有限元對(duì)邊跨支架強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，為邊跨保質(zhì)安全施工提供依據(jù)。

連續(xù)梁；邊跨；現(xiàn)澆支架；安全施工

1 橋梁結(jié)構(gòu)

國(guó)道319線漳州段北港特大橋是龍海市的“北大門(mén)”，項(xiàng)目建成通車后將進(jìn)一步完善閩西南協(xié)作區(qū)干線公路網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)龍海市、漳州臺(tái)商投資區(qū)兩地交流往來(lái)、增進(jìn)區(qū)域合作。主橋?yàn)楸备厶卮髽虻谒穆?lián)（15#墩～19#墩），起點(diǎn)樁號(hào)面連續(xù)箱梁，由上、下行分離的兩個(gè)單箱單室箱型截面組成。箱梁根部高度為350 cm（0#塊），跨中高度為200 cm（邊跨合攏段7#塊），箱梁根部底板厚60 cm，跨中底板厚28 cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2.0次拋物線變化。

箱梁頂設(shè)有2%的橫坡，箱梁澆筑分段長(zhǎng)度依次為： 11.0 m（0#塊）+（6×3.5）m懸澆段（1#～6#塊），邊、中跨合攏段長(zhǎng)均為2 m，邊跨現(xiàn)澆段長(zhǎng)6.5 m（8#塊）。主橋下部結(jié)構(gòu)形式：16#、17#、18#墩為主橋橋墩，墩柱采用等截面矩形薄壁實(shí)心墩，截面尺寸700 cm×200 cm，主墩承臺(tái)厚 3.0 m，基礎(chǔ)采用樁徑為1.5 m的鉆孔灌注樁。

樁基按縱向兩排、橫向三排布置，每墩共6根樁。15#、19#墩為主、引橋過(guò)渡墩，采用等截面矩形薄壁實(shí)心墩，截面尺寸為500 cm×170 cm。過(guò)渡墩承臺(tái)厚3.0 m，基礎(chǔ)采用4根樁徑1.5 m的鉆孔灌注樁。

上部結(jié)構(gòu)采用掛籃懸臂施工，邊跨7#塊搭設(shè)現(xiàn)澆支架施工。

北港特大橋邊跨結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 工程地質(zhì)

橋位處工程地質(zhì)如表1所示。

3 邊跨現(xiàn)澆段施工方法

3.1 現(xiàn)澆支架

邊跨現(xiàn)澆梁段施工時(shí)，采用鋼管支架法施工。底模為竹膠板拼接而成，底模直接設(shè)置在縱肋上（10 cm×10 cm方木，腹板下方間距30 cm，底板下方間距20 cm）；方木下為[20b槽鋼鋼橫梁，間距50 cm；橫梁下為貝雷梁；貝雷梁下為雙拼36b工字鋼橫梁；縱梁下為砂箱，高度30 cm；砂箱下為Φ529 mm，壁厚8 mm鋼管。

（a）立面 （b）側(cè)面

表1 橋位場(chǎng)地巖土層主要物理力學(xué)性質(zhì)特征表

層序號(hào)巖土名稱天然重度天然快剪飽和剪切固結(jié)系數(shù)滲透系數(shù)承載力基本容許值樁側(cè)土摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值基底摩擦系數(shù)飽和抗壓強(qiáng)度 γ/（kN/m3）c/kPaΦ/oc/kPaΦ/oCV/（cm2/sc）k/（cm/s）fa0/kPaqik/kPaμfr/MPa 1-1素填土18 100 2-2淤泥1556450.63.5×10-860/ 2-3細(xì)砂 20 15 5.0×10-512040 2-5粉砂19 18 155.05.5×10-610030 3-2粉質(zhì)黏土19.52018*18126.55.5×10-715035 3-3中砂19.5 20 15 2.5×10-316045 3-4圓礫20 33* 25 8.5×10-2250800.35 3-5卵石21 35 30 6.5×10-13501200.40 3-6粉質(zhì)黏土20201818158.55.5×10-716035 5-1全風(fēng)化花崗巖2020302025 300600.35 5-2砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖2125352530 400700.35 5-3碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖222838 7001200.40 5-4中風(fēng)化花崗巖23 1 500 0.5592.8

3.2 工藝流程

工藝流程為：插打鋼管立柱→安裝砂箱→安裝橫梁→安裝貝雷梁→安裝槽鋼→安裝方木→鋪設(shè)底模。

4 支架設(shè)計(jì)計(jì)算

4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

4.1.1 主要材料

混凝土自重＝26 kN/m3；鋼材彈性模量＝2.1×105MPa；容許撓度為1/400；Q235強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為鋼厚度或直徑小于等于16 mm，=215 MPa，V=125 MPa；厚度或直徑大于16～40 mm，=205 MPa，V=120 MPa；模板（12 mm竹膠板）、方木（10 cm×10 cm）、[20槽鋼、縱梁（321型貝雷梁）、橫梁（雙拼36b工字鋼）、Φ529鋼管。

4.1.2 設(shè)計(jì)荷載

新澆混凝土荷載1=26 kN/m3；模板荷載2=0.55 kN/m2；人群及機(jī)具荷載3=2.5 kN/m2；混凝土振搗荷載4=2.0 kN/m2；支架及模板荷載5=3 kN/m2。

4.1.3 荷載組合

箱梁底模荷載組合如表2所示。

表2 設(shè)計(jì)計(jì)算荷載組合如表

結(jié)構(gòu)類別荷載組合 強(qiáng)度計(jì)算剛度計(jì)算 箱梁底模1.2（q1+q2）+1.4（q3+q4）1.2（q1+q2）

4.2 竹膠板計(jì)算

4.2.1 荷載

強(qiáng)=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

剛=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

4.2.2 取1 mm寬板計(jì)算

強(qiáng)度荷載=強(qiáng)×0.001=69.36×0.001=69.36×10-3kN/m

剛度荷載=剛×0.001=63.06×0.001=63.06×10-3kN/m

4.2.3 竹膠板材料性質(zhì)

竹膠板規(guī)格A類，65型，厚度為12 mm，間距20 cm。竹膠板干態(tài)縱向彈性模量竹=6.5×103 MPa。干態(tài)橫向彈性模量竹=4.5×103 MPa（按此不利狀態(tài)計(jì)算）。竹膠板干態(tài)縱向強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[]竹=80 MPa。干態(tài)橫向強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[]竹=55 MPa（按此不利狀態(tài)計(jì)算）。

4.2.4 強(qiáng)度計(jì)算（按簡(jiǎn)支梁計(jì)算）

4.2.5 剛度計(jì)算（按簡(jiǎn)支梁計(jì)算）

最大變形：

4.3 方木計(jì)算

4.3.1 荷載

強(qiáng)=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

剛=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

10 cm×10 cm方木間距20 cm，則一根方木計(jì)算荷載如下所示：強(qiáng)=69.36×0.2=13.87 kN/m，剛=63.06×0.2=12.61 kN/m。

4.3.2 10 cm×10 cm方木材料性質(zhì)

木材選用針葉類木材，如油松、新疆落葉松、云南松、馬尾松，其材料性質(zhì)分別如下。

4.3.3 強(qiáng)度計(jì)算（按簡(jiǎn)支梁計(jì)算）

4.3.4 剛度計(jì)算（按簡(jiǎn)支梁計(jì)算）

最大變形：

4.4 [20槽鋼計(jì)算

4.4.1 荷載

強(qiáng)=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

剛=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

[20槽鋼間距50 cm，一根槽鋼計(jì)算荷載如下：

強(qiáng)=69.36×0.5×0.3=10.4 kN/m

剛=63.06×0.6×0.3=9.5 kN/m

4.4.2 [20槽鋼材料性質(zhì)

=32.83 cm2，=143.6 cm4，=25.88 cm3。

4.4.3 強(qiáng)度計(jì)算（三跨連續(xù)梁）

槽鋼彎矩如圖2所示。

=133.4×0.01=1.334 kN/m2

4.4.4 剛度計(jì)算

槽鋼撓度如圖3所示。

最大變形=0.26 mm（滿足）

4.5 縱梁（貝雷梁）計(jì)算

4.5.1 荷載

強(qiáng)=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

剛=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

貝雷梁間距45 cm，一片貝雷梁計(jì)算荷載如下：

強(qiáng)=69.36×0.45=31.2 kN/m

剛=63.06×0.45=28.4 kN/m

根據(jù)計(jì)算得出：1=98 kN，2=70.5 kN。

圖2 槽鋼彎矩圖

圖3 槽鋼撓度圖

4.5.2 貝雷梁材料性質(zhì)

查標(biāo)準(zhǔn)321型貝雷梁資料，可以得出容許內(nèi)力[]= 788.2 kN/m。

4.5.3 強(qiáng)度計(jì)算

強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

max=656 kN/m＜[]=788.2 kN/m（滿足）

4.6 橫梁計(jì)算（雙拼36b工字鋼）

4.6.1 荷載

橫梁計(jì)算模型如圖5所示。

根據(jù)計(jì)算得出：

1=65×5=325 kN

2=82.9×5=414.5 kN

圖4 強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

圖5 橫梁計(jì)算模型

4.6.2 雙拼36b工字鋼材料性質(zhì)

=167 cm2，=33 060 cm4，=1 818 cm3。

4.6.3 強(qiáng)度計(jì)算

橫梁強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如圖6所示。

max=52.4 kN/m

4.6.4 剛度計(jì)算

橫梁剛度計(jì)算結(jié)果如圖7所示。

最大變形4 mm（滿足）。

4.7 Φ529鋼管計(jì)算

4.7.1 計(jì)算模型

Φ529鋼管計(jì)算模型如圖8所示。

4.7.2 鋼管樁承載力計(jì)算

鋼管樁軸心受壓計(jì)算如表3所示。

圖6 橫梁強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果

圖7 橫梁剛度計(jì)算結(jié)果

圖8 Φ529鋼管計(jì)算模型

表3 鋼管樁軸心受壓計(jì)算表

項(xiàng)目參數(shù)值 軸力設(shè)計(jì)值N（壓力為正值，拉力為負(fù)值）414.50 kN 計(jì)算長(zhǎng)度l011.000 m 鋼管直徑d529.0 mm 鋼管壁厚t5.0 mm 鋼管面積A=π[d2－（d－2t）2]/48 231 mm2 鋼管自重γ=0.000 007 85A*9.80.633 2 kN/m 鋼管截面慣性矩I=π[d4－（d－2t）4]/64282 529 169 mm4 鋼管截面抵抗矩W=I/（d/2）1 068 163 mm3 鋼管回轉(zhuǎn)半徑i=（I/A）0.5185.27 mm HPB235鋼管抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fbt215 N/mm2 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γ00.90 材料強(qiáng)度附加分項(xiàng)系數(shù)γm（考慮銹蝕、彎曲等影響=2）2.00 鋼管抗拉承載能力設(shè)計(jì)值Nbt=Afbt/（γ0γm） 長(zhǎng)細(xì)比λ=l0/i59 穩(wěn)定系數(shù)φ[查建筑施工手冊(cè)第四版表5-18得]0.819 鋼管抗壓承載能力設(shè)計(jì)值[Nc]=φAfbt/（γ0γm）（穩(wěn)定性）804.86 kN 鋼管抗壓承載能力設(shè)計(jì)值[Nc]=N/A（強(qiáng)度性）50.36 MPa 計(jì)算結(jié)論安全（194%）

4.7.3 鋼管樁入土深度、貫入度計(jì)算（略）

根據(jù)以上公式得出，鋼管樁（樁端位于圓礪層）穿過(guò)細(xì)砂層單樁承載力即可滿足要求；鋼管入土深度為11.2 m+ 2.6 m+0.5 m=14.3 m，貫入度為最后1 min不大于2 cm即可滿足要求。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)道319線漳州段北港特大橋邊跨現(xiàn)澆梁段施工采用鋼管支架法施工，用有限元對(duì)邊跨支架強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，為邊跨保質(zhì)安全施工提供科學(xué)依據(jù)。施工過(guò)程中，支架搭設(shè)完成后進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓以節(jié)段重量的120%進(jìn)行壓重；同時(shí)對(duì)梁段高程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，使合攏口高差控制在允許偏差范圍內(nèi)，保證橋梁成橋橋面線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。目前工程已建成，質(zhì)量良好。成橋照片如圖9所示。

圖9 成橋照片

［1］韓廷洪.永川長(zhǎng)江大橋PK混凝土箱梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)與施工［J］.公路，2013（4）：56-60.

［2］黃顯宇.武漢二七長(zhǎng)江大橋邊跨混凝土主梁施工關(guān)鍵技術(shù)［J］.橋梁建設(shè)，2011（6）：1-4.

［3］余定軍.三峽庫(kù)區(qū)滑坡地帶橋梁高支架現(xiàn)澆施工技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008（1）：64-66.

［4］張喜剛，鮑衛(wèi)剛，趙君黎，等.JTG D63—2007 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2007.

U445.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.003

2095－6835（2019）22－0010－04

賈彥兵（1979—），男，浙江寧波人，本科，高級(jí)工程師，從事交通建設(shè)工程施工管理工作。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕