浅析少支架法在桥梁工程施工中的应用.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流浅析少支架法在桥梁工程施工中的应用.doc.精品文档.浅析少支架法在桥梁工程施工中的应用 摘要随着我国路桥建设的快速发展，预应力混凝土连续箱梁在我国桥梁工程施工中被广泛运用。经过多年实际经验的积累与发展，现阶段我国现浇连续箱梁主要的施工方法主要可分为支架法、悬臂浇筑法和移动模架法三类，其他还有顶推法、转体施工法、逐孔现浇法等，而现浇箱梁的少支架法得到越来越多的关注。 关键字少支架法 桥梁工程 现浇箱梁 中图分类号 U445 文献码 B 文章编号 1000-405X（2013）-2-258-2 0 引言 现浇箱梁施工要根据不同的工程实际选择施工方法。支架法对场地要求最高，不适于太高的桥梁，满堂支架法施工适用于无通航和通行要求的桥跨，墩高在15米以内，地基条件较好的地区施工；悬臂法适用于大跨度连续梁施工；移动模架则适用于桥型一样的箱梁，但一次投入比较大。由于现场实际情况的不同，从这主要的三大类施工方法中又创新衍生出许多施工方法。 本文根据南水北调工程一处工程实例，对少支架法施工方法进行了探讨，得出了有益的结论，对同类工程有一定借鉴作用。 1 工程概况 京杭运河邓楼船闸大堤交通桥位于山东省济宁市梁山县韩岗镇司垓村、新湖区大堤位置，是京杭运河济宁至东平湖段复航工程的配套通航建筑，工程西侧为拟建的南水北调提水泵站，下游距离拟建长沟船闸32km，上游距离拟建八里湾闸22km。 大堤交通桥为恢复原大堤交通而建，在大堤轴线位置新建桥自船闸主体上闸首外侧引航道上跨过，桥梁轴线与船闸航道中心线夹角63。、与上闸首外沿线最近位置为10.2m，高差21.15m。 1.1 桥梁结构 桥梁起讫点桩号为K1+446.22K1+548.78，全桥长102.56m，桥面净宽为8m。 桥梁上部构造为：跨径30m+40m+25m的现浇预应力砼单室箱梁，箱梁底宽5m，箱梁顶宽9m（含悬臂部分），梁高2.2m，使用C50高强砼，砼数量597m3。 桥梁下部构造为：1号、2号桥墩采用钢筋砼实体墩，钻孔灌注桩基础，均布4根，桩径150cm，1号桥墩桩长40m，2号桥墩桩长58m；0号、3号桥台采用肋板式桥台，钻孔灌注桩基础，均布4根，桩径120cm，0号桥台桩长30m，3号桥台桩长26m；灌注桩使用C30水下砼，砼数量946.06m3。在0#桥台和3#桥台处各设1道D80伸缩缝。 1.2 技术标准 设计荷载：公路级；桥梁宽度：0.5m+8m+0.5m=9m，通航净空：净空7m，净宽满足上游导航段宽度要求。 1.3 工程地质 施工区域的地层自上往下依次是素填土、粉土、粉砂、粘土、粉质粘土、粘土、粉质粘土、 粉质粘土、 细砂、粘土、粉质粘土。 2 施工方案 桥梁紧邻新建临时围堰，与上闸首外沿线最近位置为10.2m，高差21.15m。 若桥梁施工选择与闸首边墩同时施工，则由于上闸首处于基坑开挖暴露期，不仅1、2号承台位于上闸首基坑开挖线内，还要减少对上闸首基坑、上闸首边墩施工的影响，无法采用满堂支架。 若桥梁施工选择在闸首边墩完成后施工，不仅会因闸首边墩施工工期长而导致工期的拖延，还会影响桥下两侧导航墙施工；大量土方的回填由于航道底标高与桥梁高差大，对已完混凝土结构势必会造成不利的影响；回填土方在桥梁施工完成后还需进行航道恢复的开挖施工，费时费力。 综合考虑多方面因素，设计采用少支架法+贝雷片工艺进行现浇箱梁的浇筑施工 3 方案设计 （1）支架设计说明：箱梁翼缘板、腹板、底板混凝土和模板按均布荷载考虑，箱梁顶板混凝土和内模板通过立杆传递到底板钢筋马凳上，为简化计算，按均布荷载考虑。 （2）整个支架体系由支架基础（承台或2m*2m钢筋砼条形基础）、529钢管柱（2I40a工字钢横梁）、砂箱卸落装置、贝雷纵梁、20槽钢横向分配梁、10×10cm方木、竹胶板组成。 （3）根据箱梁重量、荷载分布状况、地基承载力等技术指标，通过计算确定，钢管立柱按5×1.4m的间距布置，20槽钢采用80cm的中心间距布置，腹板及底板、侧板的10×10cm方木采用20cm的中心间距布置，翼缘板下的10×10cm方木采用30cm的中心间距布置。 4 贝雷支架验算 本工程桥梁跨度不一，分别有30m、40m、25m跨箱梁，支架采用贝雷纵梁和钢管的受力系统，材料设置方案均一致。桥梁跨度不一致，30m跨度箱梁中间设置一道钢管立柱支撑，40m跨度箱梁中间设置一道钢管立柱支撑。以25m跨为准，进行验算，则贝雷纵梁受力验算跨度为18.37m。本次方案验算以25m跨箱梁进行验算，确保其受力满足要求。 4.1 材料特性 （1）木材容许应力及弹性模量 杉木： 顺纹弯应力w= 11.0MPa 弯曲剪应力= 1.7 MPa 顺纹受压及承压应力a= 11.0MPa 弹性模量E= 9*103 MPa （2）钢材容许应力及弹性模量 A3钢（Q235）：弯曲应力w= 145MPa 剪应力= 85MPa 轴向应力= 140MPa 弹性模量E= 2.1×105MPa 16Mn钢：弯曲应力w= 210MPa 剪应力= 120MPa 轴向应力= 200MPa 弹性模量E= 2.1×105MPa 4.2 几何特性及桁架容许内力 （1）桁架单元杆件性能 （2）几何特性 （3）桁架容许内力表 4.3 整跨验算 （1）荷载 整孔箱梁钢筋砼：V=157.105m3，钢筋砼容重取r=2.6t/m3 ， 重量G=157.105×2.6 =408.37t。 施工人员及施工荷载：0.15t/m2×25m×9m=33.75t。 砼浇筑振捣荷载：0.2t/m2×25m×9m=45t。 模板（内、外、底）：综合计算的数据，总重90t。 贝雷梁：考虑连接用螺栓、销子等，取140t。 故荷载综合取值638.37t×1.2+78.75×1.4=876.41t。 梁长度：25m q=35.06t/m （2）贝雷梁验算 贝雷梁纵梁截面形式为底板和翼板下分别采用2组双排双层，箱室下采用8组双排双层，按10组双排双层容许内力进行检算。 支架弯矩检算 跨中最大弯矩为： M=qL2/8/10=1495.05kN·m<M=3265.4kN·m 故弯矩符合要求。 支架剪力检算 支点处剪力最大，Qmax= qL/2+ qL1/2 =（3237.8+634.6）/10 =387.24 kN<Q=490.5 kN 故抗剪满足要求。 支架挠度检算 跨中挠度最大，fmax =5qL4/（384E I）=1.17cm<f=L/400=4.62cm 故挠度符合要求。 4.4钢管立柱验算 （1）钢管立柱的计算 本工程采用529螺旋钢管立柱，外径为529mm，厚度t为10mm，跨度为25m共设置2排钢管，每排为6根。根据分配梁的受力，计算出最大的钢管受力为为803.37KN。 （2）钢管的验算 本工程最高净高按13m计算，扣除贝雷片等高度，钢管最大高度h=10m。 惯性矩：I=/64（D4-d4）=0.049×（0.5294-0.5094）=5.48×108mm4 截面积：A=/4（D2-d2）=0.785×（0.5292-0.5092）=1.63×104 mm2 回转半径r= = =1.83×102mm 长细比： =55 钢管临界 安全系数：n=3487.23/842=4.34>3 满足要求。 （3）钢管的压杆稳定验算 压杆稳定方程为P/（A） 根据长细比=55可查表得压杆的纵向弯曲系数=0.8455，则 803.37×103÷（0.8455×1.63×104）=58.29MPa<=140 MPa 满足要求。 4.5 钢管立柱顶工字钢分配梁验算 q=482.02t/9m=53.55t/m 按6根钢管布置，箱室下最大间距1.4m M=53.55×1.1×1.42/8=14.43t·m（考虑不均匀荷载分布系数1.1） W=14.43/142=1016×103mm3 40a工字钢 W=1090×103mm3 2根40a工字钢满足要求。 4.6 基础局部承载力验算 钢管受到最大压力是803.37KN，直接作用于承台砼或钢筋砼条形基础上，考虑局部承压，需要对承台砼或钢筋砼条形基础局部承压进行验算，根据公路桥涵设计规范，砼局部承压计算： Nc0.6*Ra*Ac Ra承台砼标号，这里取C30设计强度的67%，为20.1Mpa， 砼局部承压提高系数，考虑1， Ac砼局部承压面积，Ac=3.1416*0.529*0.529=0.879m2， 砼局部承压的最小容许承载力为： Ncmin=0.6*Ra*Ac=0.6*1*20100*0.879=10600.7KN， Nc=803.37KN<Ncmin=10600.7KN， 砼局部承压满足要求。 4.7地基承载力验算 根据交通桥图纸，粘土层地层承载力为120kpa，计算取地基承载力120kpa进行计算。 钢筋砼条形基础采用2×2m扩大基础. Pk=（Fk+Gk）/A=（803.37+2*8*2*26）/16=102.21 kpa<=120 kpa Pk为基础地面处的平均压力值 Fk为上部结构传到基础顶面的竖向力值 Gk为基础自重 A为基础底面面积 经验算地基承载力满足要求。 5 结论 支架法施工无需预制场地，而且不需要大型起吊、运输设备，梁体的主筋可不中断，桥梁整体性好。它的主要缺点是工期长，施工质量不容易控制；对预应力混凝土梁由于混凝土的收缩、徐变引起的应力损失比较大；施工中的支架、模板耗用量大，施工费用高；搭设支架影响排洪、通航，施工期间可能受到洪水和漂流物的威胁。 本工程根据设计要求和工程实际，采取了少支架法进行施工，减少了对相邻工程部位的影响（不影响基坑边坡稳定、不破坏已完工程部位，不改变工程施工区域稳定性）、减少了支架的施工期、施工期间不影响通航或桥下交通（可在跨越通车线路上进行桥梁施工）、可不受或少受地形条件制约、可用于紧急工程。 施工中采取多种措施保证支架的稳定，确保了工程质量、安全、进度，取得了良好的经济效益和社会效益，对同类工程有一定的借鉴作用。