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不同支架組合在連續(xù)現(xiàn)澆箱梁施工中的應(yīng)用論文
摘 要：本文就杭浦高速公路上跨滬杭高速公路6跨連續(xù)現(xiàn)澆箱梁施工，在支架方案的選擇上結(jié)合實(shí)際地形的變化及外部條件限制采用多種支架組合予以詳細(xì)介紹等。
主題詞：箱梁支架 地形變化 方案組合計(jì)算
1.前言
杭浦高速公路杭州段臨平高架橋全長4.465Km。跨越滬杭高速公路。設(shè)計(jì)采用6跨等截面連續(xù)箱梁，跨徑為 24m+25m+2×30m+25m+24m。梁高1.6m，橋面寬為16.75m，底板寬12.75m。
由于受地形及需滿足滬杭通車凈空大于5m要求的限制；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況及以往工地的成熟經(jīng)驗(yàn)，確定連續(xù)箱梁支架施工方法以滿足施工及行車要求。
2.方案簡介
2.1基礎(chǔ)處理：采用宕渣回填、澆筑混凝土基礎(chǔ)；
2.2支架搭設(shè)：根據(jù)現(xiàn)場地形，采取三種支架體系：
12#～14#墩、16#～18#墩之間采用HR可調(diào)式重型門架；第14號墩起往浦東方向及第16#墩起往杭州方向跨越滬杭高速公路邊坡范圍采用WDL碗扣式鋼管腳手架；跨越滬杭高速路面采用貝雷片、HM500×300型鋼支架結(jié)構(gòu)。
2.3模板：采用竹膠板作為模板。
1.支架搭設(shè)方案
3.1HR重型門架支架
3.1.1搭設(shè)方案：
12#～14#墩，16#～18#號墩選用HR可調(diào)重型門架搭設(shè)支架。根據(jù)該橋的荷載計(jì)算及重型門式腳手架的一般性使用經(jīng)驗(yàn)，跨中：沿箱梁橫向設(shè)置多榀門架，連續(xù)設(shè)置交叉支撐，門架沿橋橫向間距0.9 m，縱向1m；外側(cè)翼緣板沿橋橫向間距1.2m，縱向1m；在橫隔梁處：門架沿橋橫向間距0.6 m，縱向0.6m布置。
3.1.2支架力學(xué)性能
3.1.2HR型重型門架承載性能
3.2WDJ碗扣式管架
3.2.1搭設(shè)方案：
14～16號墩跨越滬杭高速公路，平面位置處于曲線上。邊坡支架采用碗扣式支架搭設(shè)，基礎(chǔ)處理方便，有利于線形調(diào)節(jié)。根據(jù)碗扣式支架結(jié)構(gòu)尺寸及一般使用經(jīng)驗(yàn)，在14、16號墩中橫梁位置支架按0.6m×0.9m間距布置，滬杭邊坡位置按0.9m×0.9m間距布置。
首先按照支架設(shè)計(jì)圖進(jìn)行放樣，將邊坡修整成臺階，采用人工夯實(shí)后，澆筑10㎝C20砼基礎(chǔ)，并將混凝土臺階間外露部分用水泥砂漿封閉，防止雨水侵入。
3.3WDJ碗扣式管架承載性能：
3.4門洞支架
3.3.1搭設(shè)方案：
跨滬杭公路行車道段支架采用C20砼基礎(chǔ)，貝雷桁片作墩身，HW483H型鋼作縱梁，作為自重、模板、鋼筋砼和施工荷載的承重梁，間距為0.7m 。
3.3.2力學(xué)參數(shù)：（寬、中、窄翼緣H型鋼截面尺寸、截面面積、理論重量和截面特性表（節(jié)選自GB/T 11263-2005））
4、承載力驗(yàn)算
箱梁采取二次澆注，第一次澆注到箱梁翼板根部，第二次澆筑頂板。支架上設(shè)兩層分配橫，第一層采用［10槽鋼，第二層采用10㎝×10㎝方木。
�、�、混凝土重按26.0 KN/m3計(jì)算；
�、�、模板及附件重0.6 KN/㎡（含加固件）；
�、�、施工人員及施工料具運(yùn)輸、堆放取1.5KPa；
�、�、振搗、傾倒混凝土?xí)r對模板產(chǎn)生的沖擊荷載取2.5 Kpa.
4.1跨中斷面下支架驗(yàn)算：
4.1.1頂板支架承載力、穩(wěn)定性驗(yàn)算（箱內(nèi)支架）：
頂板支架采用48×3.0mm扣件式鋼管支架，支架間距按0.8×0.8m布置。查相關(guān)手冊得：鋼管支架單根立桿穩(wěn)定承載力計(jì)算：
λ=L/I=115/1.59=72.3，查表得=0.792
[N穩(wěn)]= A[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN
頂板砼重：G1=[（0.45+0.2） ÷2×2+0.2×1.65]×0.8×26=20.384 KN
模板重量：G2=3.65×0.8×0.60=1.752KN
施工荷載：G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN
鋼管支架： G4=0.5KN（箱內(nèi)鋼管按0.8×0.8設(shè)置，上下各設(shè)一道拉桿，共8m為一個計(jì)算單元）
每個室內(nèi)每0.8m長度內(nèi)共有支架立桿5根，故單根鋼管受力為：
N=42.93÷5=8.59KN＜［N］＝47.0KN
安全系數(shù)K=5.5，滿足要求
4.1.2跨中斷面底板下支架承載能力驗(yàn)算
4.1.2門架驗(yàn)算：
現(xiàn)澆梁箱單幅共設(shè)3個室，每個室寬3.65m，腹板0.45m，于腹板底的支架間距按90cm布置，于底板底的支架間距按120cm布置，按均布荷載對支架進(jìn)行驗(yàn)算，長度方向取2m（門架排距）為一計(jì)算單元。
砼自重：G1=[12.75×1.6-3×（3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1）]×2×26=234.2KN
模板荷載： G2=[12.75×2+6×（0.45+0.5）×2]×0.6=22.14KN
施工荷載：G3=12.75×2×4Kpa=102KN
支架荷載：G4=18KN
綜荷載為G=（G1+ G2+ G3+ G4）=376.3KN（取2m為一個計(jì)算單元）
每2m長度內(nèi)共有門架13榀，故單榀門架受力為：
N=376.3÷13=28.9KN＜［N］＝75KN
安全系數(shù)K=2.6滿足要求！
4.2橫隔梁下支架驗(yàn)算：
4.2.1 門架驗(yàn)算：
橫隔梁寬為2m，支架按0.6m步距，排距按0.6m與路線方向垂直布設(shè)。故取1.6m×0.6 m（單榀門架）為一計(jì)算單元進(jìn)行計(jì)算。
砼自重：G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN
模板荷載：G2=（1.6×0.6）×0.6=0.576KN
施工荷載：G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN
支架荷載：G4=1.40KN
總荷載為G=（G1+ G2+ G3+ G4）=45.752KN
在單幅橫隔板下，由于取的是單榀門架為一個受力單元，即
N=G=45.752KN＜［N］＝75KN
安全系數(shù)K=1.64
在門架搭設(shè)時橫隔梁處將會受到立柱的影響，不能完全按60cm進(jìn)行布設(shè)，施工時適當(dāng)調(diào)整，但調(diào)整后的間距不能大于60cm。
4.2.1 碗扣驗(yàn)算：
在中橫梁處碗扣是按0.9m×0.6m布設(shè)。
取一個立柱（0.9m×0.6m）為計(jì)算單元。
砼自重：G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN
模板荷載：G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN
施工荷載：G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN
支架荷載：G4=0.69KN
單立柱所受荷載為：G= G1 +G2 +G3 +G4=31.254KN<[P]=40KN
安全系數(shù)K=1.3
4.3分配梁強(qiáng)度驗(yàn)算
4.3.1橫隔梁處
[10槽鋼強(qiáng)度驗(yàn)算，跨度為1m，取1m長度為計(jì)算荷載，偏安全按簡支計(jì)算，即得荷載為q=（45.752）÷1.6=28.60KN/m.
M= （1/8）（ql2）= 0.125×28.60×12=3.575KN. m
W=39.7cm3
σ=M/W=3575÷39.7=90.05Mpa<［σ］=210Mpa
安全系數(shù)K=2.33
4.3.2跨中底板處
在跨中槽鋼的最不利布設(shè)方法與橫隔梁一致，而荷載跨中并沒有橫隔梁大。根據(jù)上述驗(yàn)算可知，其滿足要求！
4.4 跨滬杭H鋼門架計(jì)算
H鋼為HM（500×300）型中截面尺寸為482×300 H鋼：
其力學(xué)性質(zhì)為：截面積：A=146.4cm2
慣性矩：Ix=60800cm
截面抵抗矩：Wx=2520cm
彎曲應(yīng)力：[σw]=145MPa
剪應(yīng)力：[]=85MPa
彈性模量：E=210000MPa
根據(jù)上述數(shù)據(jù)與砼分配荷載計(jì)算H鋼的間距：
砼在底板以上的在效面積為A1=8.904m2
故底以上的砼總重為：8.904×11×26=2546.544KN
模板荷載：（1.15×11×2+12.75×11）×0.6KN/ m2=99.33KN
施工、砼振搗荷載：（12.75×11）×4KPa=561KN
施工總荷載為：G=2546.544+99.33+561=3206.874KN
分配到H型鋼上的均布荷載為：
q=G÷[12.75÷（2x+0.3）]÷11 =（45.72x+5.26）KN/m
安全系數(shù)取K=1.5計(jì)算
4.4.1剪力計(jì)算
H型鋼所受最大剪力在支點(diǎn)處
ql÷2≤[]×A÷1.5 由此可得出X=4.8m
4.4.2彎曲計(jì)算
H型鋼所受最大彎曲在跨中處
ql2÷8≤[σw] ×Wx÷1.5由此可得出X=0.41m
4.4.3撓度計(jì)算
取X=0.4m進(jìn)得撓度計(jì)算
=代入上面數(shù)據(jù)可知=0.05mm<l/400
從對H型鋼的力學(xué)驗(yàn)算可知H型鋼的垂直布設(shè)間距為0.8m（邊對邊），能夠滿足施工要求。
4.5預(yù)拱度計(jì)算
4.5.1支架的彈性變形
取門架受力的平均值進(jìn)行支架的彈性變形計(jì)算
δ1＝Lσ/E；σ=N/A；得到δ1＝LN/EA
4.5.2其他非彈性變形
鋼管的接頭產(chǎn)生的接縫壓縮產(chǎn)生的變形，在本支架中取3個接頭，每個接頭壓縮量取值1mm，共計(jì)δ3-1＝3mm；模板與分配梁間取1mm，分配梁與支架取1mm，頂托與支架取1mm，門架與支墊方木取2mm，地基取5mm。
共計(jì)：3+1+1+1+2+5=13mm
4.6地基承載力計(jì)算
采用輕型觸探儀進(jìn)行檢測，當(dāng)承載力小于100KPa時，則采用換填加固，處理后承載力要求不小于200KPa.驗(yàn)收合格后再在地基上澆筑10cm厚的C15混凝土墊層。
支架支撐在枕梁上，枕梁為100mm×100mm的木方，若按照45°的進(jìn)行擴(kuò)散，混凝土墊層與地基接觸的面積應(yīng)按300mm×600mm，即0.18m2，取橫隔梁處受力最大的單根鋼管進(jìn)行計(jì)算，那么產(chǎn)生的最大基底應(yīng)力為
＝（52.3÷2×1.03）÷0.18＝149.6Kpa
取跨中受力最大的單根鋼管進(jìn)行計(jì)算，那么產(chǎn)生的最大基底應(yīng)力為
＝（34.7÷2×1.03）÷0.18＝99.3Kpa
當(dāng)?shù)鼗休d力為200Kpa時安全系數(shù)K=2.1，故要求地基處理后其承載力達(dá)到200Kpa滿足要求。
4.7另，如有必要，需對支架及模板進(jìn)行在風(fēng)荷載作用下支架及模板的穩(wěn)定性驗(yàn)算，在此就不做敘述。
5.結(jié)束語
根據(jù)不同的地形及要求，對跨滬杭高速公路現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架采用HR型重型門架、WDJ碗扣式管架、H型鋼門式支架三種支架組合形式，充分發(fā)揮各種支架的優(yōu)勢，為施工的順利進(jìn)行創(chuàng)造良好條件。現(xiàn)該工程已順利實(shí)施完成。
由于作者水平有限，文中難免有不少錯誤，望各位讀者批評指正。
參考資料：
1、《建筑施工手冊》（第四版、縮影版）
中國建筑工業(yè)出版社 ISBN7-112-05972-0
2、《路橋施工計(jì)算手冊》（周水興、何兆益、周毅松等著）
人民交通出版社 ISBN7-114-03855-0
3、《橋梁施工百問》（劉吉土著）
人民交通出版社
4、國標(biāo)GB/T 11263-2005《熱軋H型鋼和剖分T型鋼國家標(biāo)準(zhǔn)》
5、《簡明施工計(jì)算手冊》（江正榮、朱國梁編著）
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