波形鋼腹板箱梁獨塔斜拉橋主梁施工支架設計

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波形鋼腹板箱梁獨塔斜拉橋主梁施工支架設計　　摘要：新密市溱水路大橋主橋采用新穎的獨塔無背索斜拉橋橋型，主梁為波形鋼腹板混凝土箱梁，設計采用滿堂支架法施工。但該橋址處地形和地質條件均比較復雜，給主梁施工帶來了困難。文章介紹了主梁施工支架的方案設計、支架體系的設計計算等問題，著重說明地形較復雜的5號墩與6號臺間的支架設計及計算過程。關鍵詞：波形鋼腹板箱梁；碗扣式支架；貝雷梁；支架設計中圖分類號：U448文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）07-0115-031工程概況溱水路大橋位于新密市溱水路東段，大橋全長227.96m。主橋采用跨徑為（30+70+30）m獨塔雙索面無背索斜拉橋。橋面設雙向橫坡，橫向布置為：6m（人行道）+7m（綠化帶）+24m（車行道）+7m（綠化帶）+6m（人行道），其加勁梁采用分離式的波形鋼腹板PC組合箱梁。6 波形鋼腹板PC組合箱梁是用波形鋼腹板代替預應力混凝土箱梁腹板而得到的一種鋼與混凝土組合結構箱梁。由于使用鋼腹板代替混凝土腹板，使箱梁自重減輕，提高了跨越能力，減小了跨中的撓度。由于波形鋼腹板的褶皺效應，導致彎曲時混凝土頂?shù)装宄惺軓澗?，可使預應力有效地施加于混凝土翼緣板上，提高了預應力效率，波形鋼腹板承受強大剪力，避免了腹板開裂。主橋立面布置如圖1所示。圖1溱水路大橋主橋總布置圖（尺寸單位：m）主橋箱梁一般斷面如圖2所示。除一般斷面外，在3、4號墩和6號臺頂各設一道大橫梁，尺寸為1.5m（縱向）×2.7325m（最大梁高）；5號墩處墩、塔、梁固結，該處設三道大橫梁進行墩梁連接，每道橫梁尺寸均為1.5m（縱向）×3.733m（最大梁高）。此外，縱向每隔6m設一道小橫梁，尺寸為0.5m（縱向）×2.733m（最大梁高）。圖2箱梁一般斷面圖（單位：mm）主橋跨越溝渠，其中3～5號墩之間地勢比較平坦，進行一般的地基處理后，采用普通的方法搭設碗扣支架作為施工支架。5號墩與6號臺之間地形復雜，坡度很陡，碗扣支架采用通常的搭設方式難以實施，故采用貝雷梁和鋼管支架相結合的方式搭設支架，詳見后續(xù)說明。23～5號墩間支架設計方案6 3～5號墩間碗扣支架設置比較簡單，采用橫向間距不變（墩頂橫隔板處局部加密），縱向間距變化的方法。碗扣支架在縱向分為一般截面、小橫梁截面和大橫梁（墩頂橫梁）截面。一般截面碗扣架縱向間距90cm，普通橫隔板截面縱向間距60cm，墩頂橫隔板截面縱向間距30cm。此部分支架設置比較簡單，過程不贅述，僅給出計算結果。3～5號墩間的小橫梁截面，單根鋼管承受的最大荷載為24.2kN；4號墩頂大橫梁截面，單根鋼管承受的最大荷載為13.9kN；5號墩頂大橫梁截面，單根鋼管承受的最大荷載為18.6kN。鋼管規(guī)格φ48×3.5。考慮到實際壁厚與設計值的差異，以及使用中的銹蝕等情況，偏于安全地按壁厚2.5mm計算，單根鋼管可承受的最大荷載為36kN，大于上述各值，故3～5號墩間支架均安全。另外，鋼管作用下地基最大應力為58kPa，遠小于處理后地基的承載力200kPa，故地基安全。35號墩與6號臺間的支架設計3.1設計概述5號墩與6號臺之間地形復雜，坡度很陡，土質為雜填土，承載力較差，采用通常的滿堂碗扣支架的施工方式難以實施，故采用貝雷梁和鋼管支架相結合的方式搭設支架。具體為：在5號墩承臺上設混凝土臨時基礎，其上設大鋼管，鋼管頂端設橫梁。為保證鋼管的穩(wěn)6 定性，將鋼管與橋墩在豎向每隔一定間距進行聯(lián)結。在6號臺臺頂設橫向貝雷梁，另外根據(jù)地形和主梁的跨度情況，在靠近6號臺處設置臨時基礎，其上也設橫向貝雷梁。在5號墩鋼管的橫梁和橫向貝雷梁上設縱向貝雷梁，并于其上設碗扣支架，具體布置如圖3所示。圖35號墩與6號臺之間的支架布置示意圖（單位：mm）根據(jù)圖3的支架布置方式，從上而下需對碗扣支架，縱向貝雷梁，5號墩處的橫梁及鋼管，6號臺上的橫向貝雷梁，以及混凝土臨時基礎下的地基承載力進行驗算。3.2縱向貝雷梁計算偏于安全地將縱向貝雷梁按簡支梁計算。計算時將混凝土主梁橫向分為三個部分，即箱梁之間的主梁，箱體部分和箱梁翼板部分。箱梁間的主梁承受計算荷載：262.5kN/m，縱向貝雷梁跨中彎矩為：11845kNm；箱體部分下承受計算荷載245.8kN/m，貝雷梁跨中彎矩為：11092kNm；箱梁翼板部分承受荷載51.1kN/m，貝雷梁跨中彎矩為：2306kNm。貝雷梁按雙排單層（以下簡稱1片）布置，容許彎矩為1576.4kNm，按上述各彎矩可計算出各部分所需貝雷梁的最小數(shù)量。分別為箱梁間主梁和箱體部分各需8片以上，箱梁翼板部分至少需2片。實際操作時，為方便施工，在箱梁間主梁和箱體部分各用13片，每側翼板下用3片。6 3.3橫梁計算5號墩側布置一排鋼管柱，鋼管采用外徑609mm，壁厚16mm的圓鋼管。鋼管最大中心距2.6m，鋼管上縱向鋪設4排H型鋼作為橫梁，H型鋼規(guī)格為588×300。橫梁近似按承受均布荷載的多跨連續(xù)梁計算，計算模型及應力結果見圖4。圖4橫梁計算模型及應力結果（單位：kPa）最大應力僅9.6MPa，即使考慮到橫梁可能出現(xiàn)的受力不均勻現(xiàn)象，最大應力也遠小于容許值140MPa，安全。最大撓度僅0.1mm，如圖5所示，容許撓度2600/400=6.5mm，滿足要求。圖5橫梁變形結果（單位：mm）各點反力如圖6所示，最大值為176.2kN，反力總計2624.8kN，臨時基礎上的實際總反力為2624.8×4=10499.2kN　　圖6橫梁反力結果（單位：kN）（僅示一半，另一半對稱）3.4鋼管驗算6 根據(jù)橫梁計算結果，5號墩側的大鋼管承受的最大外荷載為176.2×4=704.8kN，且此鋼管與橋墩沒有縱向聯(lián)結，自由長度較大，僅驗算此鋼管柱。鋼管柱采用外徑609mm，壁厚16mm的圓鋼管，材質Q235鋼材。按照軸心受壓構件進行驗算?；剞D半徑ix=21cm，截面積0.0298m2，此鋼管與橋墩縱向無聯(lián)結，按上下兩端均為鉸接，計算長度為16.6m。長細比6