南水互通現(xiàn)澆梁施工支架結(jié)構(gòu)受力分析

1 工程概況

佛山市北滘至南國(guó)公路主干線工程南水互通立交第四聯(lián)（第17至第20號(hào)橋墩）現(xiàn)澆箱梁跨越勒流至番禹公路龍洲路段，與龍洲路交角為112.2°，采用三跨不等跨變截面連續(xù)箱梁，全長(zhǎng)140m，半幅橋面寬度20m，左幅橋?yàn)?4m+60m+36m剛構(gòu)形式.右幅橋?yàn)?6m+60m+44m剛構(gòu)形式。箱梁高度呈1.5次拋拋物線變化，箱梁最大高度3.4m，最小高度1.6m。該聯(lián)主跨跨越龍洲路雞腸滘涌空心板橋，地質(zhì)情況如下：地面線標(biāo)高-1.642m，標(biāo)高-5.59m以上為粉砂，-11.09M以上為粉砂加淤泥夾層，-18.59以上為亞粘土，以下為礫砂層。

2 主要施工方案

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，第17～18號(hào)墩及19～20號(hào)墩之間采用碗扣式支架；由于該橋主跨跨越龍洲路雞腸滘涌空心板橋，故第18～19號(hào)墩之間先采用采用直徑530mm壁厚6mm鋼管樁和直徑600mm壁厚8mm鋼管樁及貝雷片搭設(shè)鋼平臺(tái)，然后在鋼平臺(tái)上搭設(shè)碗扣式支架。

φ530mm鋼管樁的打入深度根據(jù)地質(zhì)條件計(jì)算，單樁承載力不小于120T；φ600mm鋼管樁單樁承載力不小于150T�，F(xiàn)場(chǎng)打入時(shí)采用雙控，承載力不足時(shí)采用繼續(xù)插打，直到不能繼續(xù)下沉為止，打樁機(jī)具可采用中-160型震動(dòng)打樁機(jī)進(jìn)行插打，并且鋼管樁傾斜度小于20mm。

扣碗式支架地基要求整平、夯實(shí)，地基承載力不低于0.15MPa，為避免地基被雨水浸泡，要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置排水溝。同時(shí)扣碗式支架應(yīng)按規(guī)范設(shè)置橫向和縱向剪刀撐以防止失穩(wěn)。貝雷片橫斷面采用支撐架連接，平聯(lián)采用花窗（平聯(lián)支撐架）連接 ，以保證桁架的穩(wěn)定性。箱梁底模、側(cè)模采用木模板，托梁和木楞采用100mm*100mm方木。

拆除支架前，必須張拉完縱、橫向鋼束，且砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

本設(shè)計(jì)貝雷梁最大跨度為20.5m，跨中最大撓度f(wàn)=25mm，按拋物線平穩(wěn)過渡形式設(shè)置預(yù)拱度，在支架模板搭設(shè)完畢后進(jìn)行預(yù)壓，以消除不均勻沉降。

3 支架結(jié)構(gòu)受力分析

3.1 左右幅橋梁18～19號(hào)孔支架布置橫斷面如下：

3.2荷載取值:

（1）混凝土自重：取2.6t/m3《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》

以下各荷載各取值為經(jīng)驗(yàn)值：

（2）施工荷載：150kg/m2

（3）模板及支架荷載：底模120kg/m2，側(cè)模400kg/m2，內(nèi)模300kg/m2，

（4）貝雷片自重:0.1t/m

（5）扣件式鋼管支架自重:0.015t/m3

3.3計(jì)算結(jié)果：

本計(jì)算單中所涉及的計(jì)算公式及驗(yàn)算公式均出自《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)》及《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》。

強(qiáng)度驗(yàn)算是以《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003》為標(biāo)準(zhǔn)，其提供的Q235鋼抗壓，抗拉，抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為215MPa，抗剪的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為125MPa，本計(jì)算在不考慮荷載組合的單項(xiàng)驗(yàn)算基礎(chǔ)采用部分折減系數(shù)，及考慮一定安全系數(shù)后設(shè)允許應(yīng)力為170Mpa。

3.4扣件底模分配梁計(jì)算：（取最不利工況計(jì)算；腹板最高3.4m處）

其采用100x100方木，0.9m間距布置，腹板位置布置為30cm×30cm，底板位置為90cm×90cm，

施工時(shí)荷載組合：

翼緣:q1= 0.7875×0.9×2.6/2.5x1.05+[(0.15+0.12)×0.9]x1.2=1.07t/m

腹板處:q2=3.4×0.3×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×0.3]x1.2=2.88t/m

底板處:q3= (0.28+0.25)×0.9×2.6×1.05+[(0.15+0.12+0.3)x0.9]x1.2=1.92t/m

計(jì)算結(jié)果：Mmax=0.14t-m Q=0.91t

強(qiáng)度驗(yàn)算：

100x100方木截面特性： A＝100cm2 Ix＝833.3cm4Wx＝166.67cm3，S=125 cm3

<11Mpa(落葉松容許彎應(yīng)力)

<1.7Mpa(落葉松容許彎曲剪應(yīng)力)

3.5扣件式鋼管支架布置：

鋼管支架在腹板位置布置為30cm×30cm，底板位置為90cm×90cm

扣件支架采用φ48mm，δ=3.5mm，A=4.89cm2，

每根鋼管支架自重約G=0.27t(按22m高度計(jì))

腹板位置單根鋼管受力；

N=0.3×0.3×3.4×2.6+0.3×0.3×（0.15+0.12）+0.27=1.11t

底板位置單根鋼管受力；

N=0.9×0.9×（0.28+0.25）×2.6+0.9×0.9×（0.15+0.12+0.3）+0.27=1.86t

翼緣根部位置單根鋼管受力:

N=0.9×0.9×0.45×2.6+0.9×0.9×（0.4+0.15）+0.27=1.66t

扣件支架鋼管最大計(jì)算長(zhǎng)度1.5m，Nmax=1.86t，r=1.57cm,λ=95，φ=0.588

強(qiáng)度驗(yàn)算：

(滿足要求)

地基基礎(chǔ)采用碎石碾壓處理使其每平方米承載力大于15t（0.15Mpa）既可滿足要求。

3.6順橋向貝雷梁計(jì)算：

順橋貝雷梁按施工設(shè)計(jì)布置圖最大跨徑20.05m按連續(xù)梁計(jì)算。

鋼管支架自重0.015t/m3，按比例分配到貝雷梁上的荷載為：

翼緣處=0.015x2.5x4.6=0.17t/m，底板處=0.015x3.3x2.6=0.13t/m，

腹板處=0.015x1.43x2.6=0.06t/m，

施工時(shí)荷載組合：

第①組貝雷片：由3片貝雷片組成

q1= 0.7386×2.6×1.05+(0.15×2.5+0.4×4.3+0.1x3+0.17)x1.2=5.09t/m

第②組貝雷片（3.4m高）：由3片貝雷片組成

q2=2.51×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×1.23+0.1x3+0.06]x1.2=7.68t/m

第②組貝雷片（1.6m高）：

q2=1.23×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×1.23+0.1x3+0.06]x1.2=4.2t/m

第③組貝雷片：由4片貝雷片組成

q3=(0.28+0.25)×2.6×3.3×1.05+[(0.15+0.12+0.3)×3.3+0.1x4+0.13]x1.2=7.66t/m

第④組貝雷片（3.4m高）：由3片貝雷片組成

q2=2.67×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×1.43+0.1x3+0.06]x1.2=8.18t/m

第④組貝雷片（1.6m高）：

q2=1.39×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×1.43+0.1x3+0.06]x1.2=4.68t/m

第⑤組貝雷片（3.4m高）：由3片貝雷片組成

q2=2.39×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×1.23+0.1x3+0.06]x1.2=7.35t/m

第⑤組貝雷片（1.6m高）：

q2=1.11×2.6×1.05+[(0.15+0.12)×1.23+0.1x3+0.06]x1.2=3.86t/m

由《裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)》查得：

一片單排單層貝雷梁容許彎距=78.8t-m，剪力=24.5t, (滿足要求)

由《裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)》查得：

一片單排單層貝雷梁容許彎距=78.8t-m，剪力=24.5t (滿足要求)

計(jì)算結(jié)果：(取左幅支座反力R2，R3，R4處進(jìn)行樁頂分配梁驗(yàn)算)

同理進(jìn)行右幅墩頂分配梁計(jì)算。取R5處進(jìn)行橫向樁頂分配梁驗(yàn)算得出樁最

大支點(diǎn)反力N=125.96t，位于第二根樁。由于右幅橋的樁最大反力小于左幅橋，故鋼管柱的受力計(jì)處按左幅進(jìn)行。

3.7臨時(shí)鋼管柱計(jì)算：

當(dāng)軸向壓力不大于120t時(shí)，鋼管柱截面采用φ0.53m，δ=6mm，A=98.7cm2， I=33913.57cm4，

鋼管柱最大長(zhǎng)度10m，當(dāng)Nmax=120+0.8(鋼管柱自重)t=120.8t，

r=18.5cm，λ=54，φ=0.838

(滿足要求)

岸上的鋼管樁采用條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬2.0米，高1米，單樁基礎(chǔ)底面積為2.0mx2.0m

，粉砂層容許承載力為0.35Mpa，若粉砂層達(dá)不到要求,基底應(yīng)采用木樁加固，φ0.1m木樁深度約6米，間距約0.5m。

對(duì)于N=140.26t 的鋼管樁采用φ0.6m，δ=8mm，A=148.7cm2, I=65208.75cm4

鋼管柱最大長(zhǎng)度10m，Nmax=140.26+1.2(鋼管柱自重)t=141.46t，

r=21cm，λ=47.6，φ=0.866

(滿足要求)

水中樁要求打入巖層，建議采用中-160型震動(dòng)打樁機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)打入時(shí)采用雙控，承載力不足時(shí)采用繼續(xù)插打，直到不能繼續(xù)下沉為止。

4 結(jié)語(yǔ)

佛山市北滘至南國(guó)公路主干線工程南水互通立交第四聯(lián)（第17至第20號(hào)橋墩）現(xiàn)澆箱梁工程從2008年5月開始施工,到2009年1月施工完畢。在第四聯(lián)現(xiàn)澆梁施工前制訂了滿堂支架、鋼管樁及貝雷梁組合支架以及鋼管樁平臺(tái)與滿堂支架相結(jié)合的多種支架方案來(lái)進(jìn)行比選，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、地質(zhì)情況和整個(gè)項(xiàng)目的工期要求，最終采用了鋼管樁平臺(tái)與滿堂支架相結(jié)合的組合支架。在對(duì)鋼管樁平臺(tái)與滿堂支架相結(jié)合的組合支架進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力分析時(shí)，選擇了具有代表性的最不利荷載橫斷面，同時(shí)在進(jìn)行受力分析時(shí)自上而下，對(duì)最初選擇的受力材料進(jìn)行分析不滿足受力要求時(shí)，在進(jìn)行調(diào)整直到滿足受力要求后再進(jìn)行下一步的受力分析。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》

[3]《公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》

[4]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003》

[5]《裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)》

[6]《裝配式公路鋼橋多用途使作手冊(cè)》

[7]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范JGJ94－94》