鄧興廷 DENG Xing-ting

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

柳州南編組站竹鵝溪多線剛構(gòu)橋跨徑為（14+22+14）m，總長為60.2m，分為14 號橋，橫向并列布置，橋上共有40 股道及兩條通站道路，總寬度234m?；A(chǔ)為鉆孔樁，樁徑1m。中間1～2 號橋墩為剛壁墩，墩厚為1.35m，墩高6.8m，橫橋向與梁底同寬。梁體為變截面實體板梁，跨中梁高為150cm，其根部梁高為220cm，梁底寬為888cm。剛構(gòu)橋總面積11330m2。梁部斷面如圖1。

圖1 梁部斷面圖

2 支架設(shè)計

剛構(gòu)橋梁部現(xiàn)澆支架，自上而下，由膠木板底模、扣件式鋼管調(diào)節(jié)架、貝雷片承重梁、柱頂梁、鋼管立柱、行走系統(tǒng)等六大部分組成。底模板，采用2440×1220×15（mm）黑色膠木板，放置于縱向小方木加勁肋之上。側(cè)模板，采用定制鋼模板?？奂戒摴苷{(diào)節(jié)架自上而下由縱橋向100×100×2000 或4000（mm）小方木加勁梁、間距250mm，橫橋向100×100×2000 或4000（mm）小方木分配梁（1、2#墩身變截面段橫橋向分配梁為I10 工字鋼）、間距450mm，可調(diào)節(jié)頂托，φ48×3（mm）扣件式鋼管，200×50×2000 或4000（mm）腳手板等組成。貝雷片承重梁中跨規(guī)格為170×300（cm）的上下加強型，邊跨規(guī)格為150×300（cm）的普通型，每兩榀組成一組即1 個承重梁單元。在使用過程中不得電焊和燒傷，其相互間或與其他構(gòu)件的連接均一律采用螺栓、U 型卡連接。柱頂橫梁，采用2I45a 工字鋼，單側(cè)5 根立柱用[16 槽鋼做剪刀撐聯(lián)成整體，焊接于柱頂封板（720×20×720mm 鋼板）上。鋼管立柱，采用φ480×10（mm）螺旋鋼管或直焊縫鋼管，頂、底部均設(shè)置720×20×720mm 鋼板作封板，四周焊接4～6 個加勁板，以增強管頂與管底局部高應(yīng)力區(qū)的承載能力，相鄰鋼管立柱之間設(shè)剪刀撐。行走系統(tǒng)主要由上滑梁、行走扣板和下滑梁組成。采用25t 液壓穿心頂頂推上滑梁帶動整個支架前行。支架縱斷面布置如圖2。

圖2 支架縱斷面布置圖

3 支架受力檢算

3.1 貝雷片承重梁

3.1.1 材料性質(zhì)

①加強型貝雷片（321 鋼梁），Q235 鋼材；截面慣矩Ix=577434cm4，截面抗矩Wx=7699cm3，彈性模量E=2.1×105MPa；每榀重量為460kg；容許彎曲應(yīng)力[σ]=273MPa，容許彎矩[M]=1687.5kN.m，容許剪力[Q]=245.2kN。②普通型貝雷片（321 鋼梁），Q235 鋼材；截面慣矩Ix=250500cm4，截面抗矩Wx=3578cm3，彈性模量E=2.1×105MPa；每榀重量為300kg；容許彎曲應(yīng)力[σ]=273MPa，容許彎矩[M]=788.2kN.m。

3.1.2 荷載

3.1.2.1 變截面段荷載

①恒載?；炷磷灾兀簈h1=2.2×26×0.75=42.9kN/m；自重荷載：qz=（0.015×0.75+0.1×0.75）×6=0.5175kN/m；共計qh=42.9+0.5175=43.4175kN/m。

②活載。工人及機具荷載：gs=2.5kN/m2；混凝土振搗荷載：gs2=2.0kN/m2；共計gs=2.5+2=4.5kN/m2，荷載集度qs=4.5×0.75=3.15kN/m。

③鋼管自重（含頂托，按1.5m 計），G=0.0333×1.5×1.35=0.0674kN。

④荷載組合。q=γ1×qh+γ2×qs

式中：γ1、γ2 分別為荷載組合的恒載與活載分項系數(shù)，分別取1.35 和1.4。則，q=1.35×43.4175+1.4×3.15=63.024kN/m。

⑤上部的傳遞荷載（即每節(jié)點的集中力，共4×2=8 個節(jié)點集中荷載）。N=ql+G=63.024×0.45+0.0674=28.428kN。

3.1.2.2 等截面段荷載

①恒載?；炷磷灾兀簈h1=1.5×26×0.75=29.25kN/m；自重荷載：qz=（0.015×0.75+0.1×0.75）×6=0.5175kN/m；共計qh=29.25+0.5175=29.7675kN/m。②活載。工人及機具荷載：gs=2.5kN/m2；混凝土振搗荷載：gs2=2.0kN/m2；共計gs=2.5+2=4.5kN/m2，荷載集度qs=4.5×0.75=3.15kN/m。③鋼管自重（含頂托，按1.5m 計），G=0.0333×1.5×1.35=0.0674kN。④荷載組合。q=γ1×qh+γ2×qs。式中：γ1、γ2 分別為荷載組合的恒載與活載分項系數(shù)，分別取1.35 和1.4，則，q=1.35×29.7675+1.4×3.15=44.596kN/m。⑤上部的傳遞荷載（即每節(jié)點的集中力，共21 個節(jié)點集中荷載）。N=ql+G=44.596×0.45+0.0674=20.1356kN。

3.1.2.3 承重梁自重荷載

①中跨移動式支架q=4600/3=1533.3N/m=1.533kN/m。

②邊跨移動式支架q=3000/3=1000N/m=1.0kN/m。

3.1.3 貝雷片承重梁受力檢算

3.1.3.1 中跨支架

①集中荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。

支點反力R=28.428×4+20.1356×21/2=325.1358kN

彎矩M1=325.1358×19.41/2-28.428×（4×19.41/2+0.6-0.75-1.5）-20.135×（0.75+1.5+2.25+3.0+3.75+4.5+5.25+6.0+6.75+7.5）=1267.58kN.m

②分布荷載(自重)產(chǎn)生的內(nèi)力。

彎矩M2=1/8ql2=1/8×1.533×1.35×19.412=97.462kN.m

③內(nèi)力驗算。彎矩M=M1+M2=1365.042.m<[M]=1687.5kN.m，滿足要求!

④撓度驗算。

1）非彈性撓度f0=dΣsin（（n-1）α/2）。

其中：d=300cm，n=6，α=2Δl/h=2×1/1700=0.0013333，則有f0=2.64cm，在預(yù)壓時消除!

2）彈性撓度f=5ql4/（384EI）。

其中：q=1.5×26×0.45×1.2=21.06kN/m，l=19410mm。

f=5×21.06×194104/（384×2.1 ×105×577434 ×104）=32.1mm ＜[f]=L/400 =19410/400 =48.525mm，滿足要求！

3.1.3.2 邊跨支架

①集中荷載產(chǎn)生的內(nèi)力。

支點反力R=28.428×4+20.1356×13/2=244.593kN

彎矩M1=244.593×10.41/2-28.428×（4×10.41/2+0.6-0.75-1.5）-20.135×（0.75+1.5+2.25+3.0）=577.129kN.m

②分布荷載（自重）產(chǎn)生的內(nèi)力。

彎矩M2=1/8ql2=1/8×1.0×1.35×10.412=18.287kN.m

③內(nèi)力驗算。

彎矩M=M1+M2=595.416kN.m<[M]=788.2kN.m，滿足要求!

④撓度驗算。

1）非彈性撓度f0=dΣsin（（n-1）α/2）

其中：d=300cm，n=3，α=2Δl/h=2×1/1500=0.0013333，則有f0=0.6cm，在預(yù)壓時消除！

2）彈性撓度f=5ql4/（384EI）

其中：q=1.5×26×0.45×1.2=21.06kN/m，l=10410mm

f =5 ×21.06 ×104104/（384 ×2.1 ×105×250500 ×104）=6.1mm＜[f]=L/400=10410/400=26.02mm，滿足要求！

3.2 柱頂橫梁

3.2.1 材料性質(zhì)

采用2I45a 工字鋼, 材質(zhì)為Q235，截面慣矩Ix=64480cm4，截面抗矩Wx=2860cm3，截面最大靜矩Sx=1672.8cm3，彈性模量E=2.0×105MPa，腹板厚t=11.5+2×10=31.5mm（為增強支點抗剪強度，工字鋼在柱頂處腹板左、右各貼10mm 厚鋼板），截面面積A=204cm2；每m 重量為160.8kg。容許彎曲應(yīng)力[σ]=140MPa，容許剪應(yīng)力[τ]=80MPa。

3.2.2 荷載

按中跨最不利工況計算, 每承重梁支點反力為325.1358kN。按兩等跨連續(xù)梁簡化計算，計算跨徑2.158m，每跨共5 個集中力。

3.2.3 受力檢算

①彎矩M=0.7×（5×325.1358/2×2.158/2-325.1358×（0.45+0.9））=306.68kN.m，則彎曲應(yīng)力σ=M/W=306.68×1000/2860=107.23MPa＜[σ]=140MPa，滿足要求！②剪力Q=5×325.1358/2=812.84kN，則剪應(yīng)力為τ=QSx/It=812.84×1000×1672.8×1000/（64480×10000×31.5）=66.94MPa ＜[τ]=80MPa，滿足要求!

3.3 頂托上分配梁

3.3.1 材料性質(zhì)

硬 質(zhì) 杉 木100×100×2000 （mm），截 面 慣 矩Ix=833.33cm4，截面抗矩Wx=166.67cm3，截面面積A=100cm2。容許彎曲應(yīng)力[σ]=11MPa，容許剪應(yīng)力τ=1.4MPa，彈性模量E=9000MPa。按簡支梁計算，計算跨徑為45cm。

3.3.2 荷載

①恒載。混凝土自重：qh1=2.2×26×0.75=42.9kN/m；自重荷載：qz=（0.015×0.75+0.1×0.75）×6=0.5175kN/m；共計qh=42.9+0.5175=43.4175kN/m。②活載。工人及機具荷載：gs=2.5kN/m2；混凝土振搗荷載：gs2=2.0kN/m2；共計gs=2.5+2=4.5kN/m2，荷載集度qs=4.5×0.75=3.15kN/m。③荷載組合。q=γ1×qh+γ2×qs，式中：γ1、γ2 分別為荷載組合的恒載與活載分項系數(shù)，分別取1.35 和1.4，則，q=1.35×43.4175+1.4×3.15=63.024kN/m。

3.3.3 受力檢算

①抗彎應(yīng)力。彎矩，Mmax=1/8ql2=1/8×63.024×0.452=1.5953kN.m；σ=Mmax/W=1.5953×1000/166.67=9.57 ＜[σ]=11MPa，滿足要求?、诳辜魬?yīng)力。最大剪力，Qmax=0.6ql=0.6×63.024×0.45=17.016kN=17016N（三跨連續(xù)梁，最不利），該梁段的頂托上分配梁應(yīng)采用I10 工字鋼補強! I10工字鋼A=1434.5mm2，[τ]=80MPa。τ=1.5Q/A=1.5×17016/1434.5=17.79＜[τ]=80MPa，滿足要求?、蹌偠闰炈悖ㄖ挥嫼爿d）。f=5ql4/（384EI）=5×43.4175×1.35×4504/（384×9000×833.33×104）=0.417mm＜[f]=L/400=450/400=1.125mm，滿足要求！

3.4 扣件式鋼管立柱

3.4.1 材料性質(zhì)

采用φ48×3.0（mm）扣件式鋼管，截面慣矩Ix=（4.84-4.24）×π/64=10.78311cm4，截面面積A=4.2411cm2，慣性半徑i=（Ix/A）1/2=1.5945cm；每m 重量為3.33kg；立柱計算長度1.33m（按跨中計算，最不利）。容許彎曲應(yīng)力[σ]=140MPa。

3.4.2 荷載

墩頂梁部變截面段（長250cm），最不利工況為墩梗肋部，梁部高度為220cm。①上部的傳遞軸向荷載以最不利的頂托上分配梁的支點力計算，即：N1=ql=63.024×0.45=28.361kN；②自重（含頂托，按1.5m 計），N2=0.0333×1.5×1.35=0.0674kN；共計為N=N1+N2=28.428kN。

3.4.3 受力檢算

立柱長細比為λ=l/i=133/1.594=83.4<[λ]=120，為穩(wěn)定壓桿。外徑與壁厚之比D/t=48/3=16<100，滿足要求。鋼管是焊接管，屬b 類截面，根據(jù)λ=83.4，查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003），得壓桿穩(wěn)定強度折減系數(shù)=0.665，則軸心壓應(yīng)力為：σ=N/A=28428/424.11=67.0<φ [σ]=0.665×140=93.1MPa，滿足要求！

4 搭設(shè)順序及方法

對0#臺、3#臺處地基進行處理，鑿除風(fēng)化較大的巖層，澆筑C30 鋼筋混凝土基座。在基座上彈線定出行走系統(tǒng)的位置。按設(shè)計的位置安裝行走系統(tǒng)，吊裝鋼管樁立柱及I45 工字鋼橫梁。貝雷梁原地拼裝后整體吊裝，并按要求在貝雷梁節(jié)點上鋪設(shè)5cm 厚通長木墊板，橫橋向鋪設(shè)?？奂戒摴苷{(diào)節(jié)架從橋墩（臺）一端開始搭設(shè)。立好立桿后，及時設(shè)置掃地桿和大小橫桿。

5 施工要求

開工前進行測量放樣，對鋼管立柱的位置及承臺標高、平整度進行復(fù)核，確保鋼管立柱的準確定位及垂直度。鋼管立柱在原地面進行加工、焊接，切口要保證平整，焊接作封板的720×20×720mm 鋼板要保證平整，焊縫要滿足要求。鋼管立柱吊裝時必須嚴格按照測量位置擺放，垂直偏差不得超過1%。貝雷梁進場必須要有合格證，要檢查有無變形情況，不滿足要求的不得使用。貝雷梁在原地面拼裝必須牢固，要檢查梢子是否完全打入，是否存在縫隙。吊裝時要計算吊點，保證吊裝平衡，擺放要順直。立桿與大橫桿必須用直角扣件扣緊，不得隔步設(shè)置或遺漏；立桿的垂直偏差應(yīng)不大于架高的1/300。方木鋪設(shè)完后，要進行測量，并拉線，通過調(diào)節(jié)頂托進行線性控制，保證結(jié)構(gòu)外觀。在頂推過程中提供動力的油泵及相關(guān)配件要符合要求。使用千斤頂時，嚴格執(zhí)行參數(shù)規(guī)定，不得超負荷及超出規(guī)定的行程。同時要注意調(diào)整油閥，保證兩端同步，以保證支架的穩(wěn)定移動。

6 預(yù)壓

6.1 預(yù)壓荷載 預(yù)壓荷載為梁體自重與施工荷載之和的120%。預(yù)壓前要計算跨度總重、變截面、等截面荷載，以保證加載時支架的受力情形與梁部實際荷載相符，防止局部偏載造成誤差。

6.2 預(yù)壓方法 在支架搭設(shè)完成并鋪設(shè)完方木、底模后對支架進行預(yù)壓，考慮到現(xiàn)場存有大量鋼材，預(yù)壓優(yōu)先采用鋼筋配重，鋼筋數(shù)量不足或局部鋼筋擺放不便處用專用編織袋裝砂配重，每袋沙40 公斤，最終重量須達到梁部支架驗算荷載的1.2 倍，荷載分布與梁部施工荷載分布相同。測點布置：中跨縱橋向設(shè)5 個斷面（在支架端頭、1/4 及跨中各設(shè)一個斷面），每個斷面設(shè)5 個測點，分別為：兩側(cè)模板、1/4 處、梁中心線處各一個；邊跨縱橋向設(shè)3 個斷面（在支架端頭及跨中各設(shè)一個斷面），每個斷面設(shè)5 個測點，分別為：兩側(cè)模板、1/4 處、梁中心線處各一個。按加載前、加載60%、加載80%、加載100%、加載120%，進行等級劃分，加載過程中達到60%、80%荷載等級時，必須測量記錄，且靜載兩個小時后再測一組。加載100%、120%時，測量一組數(shù)據(jù)，靜載12 小時，每兩個小時測一組數(shù)據(jù)并做好觀測記錄。支架的預(yù)壓時間一般在全部加載完畢后連續(xù)兩天的沉降不大于2mm 時，說明支架沉降已穩(wěn)定，即可進行卸載。卸載按照荷載的100%、荷載的50%、卸載后進行觀測。卸載到100%時靜載8 小時，每兩小時觀測并記錄一次數(shù)據(jù)，卸載到50%時觀測并記錄一次數(shù)據(jù)，卸載完成后再測量各測點高程。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算支架的非彈性變形和彈性變形值，結(jié)合混凝土現(xiàn)澆梁的跨度、混凝土收縮徐變引起的撓度等因素，確定需預(yù)設(shè)拱度的數(shù)值。

7 結(jié)束語

利用現(xiàn)有材料、設(shè)備，通過增加頂推滑行系統(tǒng)的貝雷梁與扣件鋼管組合支架，用于現(xiàn)澆多排并列的變截面實體板梁，不必逐橋重復(fù)安裝、拆卸，節(jié)省人力、費用和時間，加快了施工進度。同時合理地利用1#、2#墩承臺作為支架著力點，支架受力后沉降變形量小，增加了剛構(gòu)橋梁部施工的安全性，提高了梁體的施工質(zhì)量，取得了很好效果。