劉建順

摘要： 文章結(jié)合連續(xù)梁施工，對(duì)連續(xù)梁直線段施工中的支架形式進(jìn)行優(yōu)化，方便了施工使用，節(jié)約了施工時(shí)間，減少了成本消耗，保證了施工的安全，可為連續(xù)梁直線段施工提供參考和借鑒。

Abstract： In this paper， combining with the construction of continuous beam， the form of brackets in the construction of continuous beam straight section is optimized to facilitate the construction， save the construction time， reduce the cost and ensure the safety of the construction. This paper can provide reference for construction of continuous beam straight section.

關(guān)鍵詞： 高墩；連續(xù)梁；托架；設(shè)計(jì)

Key words： high pier；continuous beam；bracket；design

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）18-0140-06

0 引言

近年來，隨著高鐵的迅速發(fā)展，高墩大跨連續(xù)梁繁多且結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，在跨鐵路、公路線施工中連續(xù)梁中0號(hào)塊及邊跨直線段大多采用支架現(xiàn)澆法施工，其施工工序繁瑣、消費(fèi)成本較大且施工時(shí)間長，施工極為不便，為方便施工，同時(shí)滿足施工時(shí)安全，我們對(duì)0號(hào)塊及邊跨直線段施工采用的支架形式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，0號(hào)塊及邊跨直線段采用三角托架作為施工平臺(tái)，并對(duì)其進(jìn)行了檢算。

1 工程概況

青榮城際鐵路第二項(xiàng)目部施工的線路全長18.111km，線路主要位于威海市經(jīng)區(qū)與環(huán)翠區(qū)，先后跨越多處市區(qū)公路線及一條鐵路專用線，其中橋梁合計(jì)8539.26延長米/10座，涉及跨青島南路等市區(qū)公路以及港區(qū)專用鐵路線的連續(xù)梁9處，合計(jì)需要施工的0號(hào)塊及邊跨直線段36個(gè)，連續(xù)梁主墩及邊墩墩身較高，設(shè)計(jì)普遍采用空心墩，高度17～40m不等，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況原計(jì)劃采用Ф630×12mm螺旋鋼管搭設(shè)鋼管支架進(jìn)行現(xiàn)澆施工，由于圖紙到位較遲，工期緊張，且螺旋鋼管支架成本消耗較大，經(jīng)過優(yōu)化對(duì)比采用三角托架代替支架現(xiàn)澆。本文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)邊跨直線段三角托架進(jìn)行闡述，因本項(xiàng)目連續(xù)梁邊跨直線段除了截面中心處梁高不同其余結(jié)構(gòu)形式相同，在此考慮結(jié)構(gòu)自重時(shí)取最大值即采用（48+80+48）m跨連續(xù)梁直線段結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

2 三角托架設(shè)計(jì)

2.1 三角托架構(gòu)造

連續(xù)梁直線段的三角托架設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由預(yù)埋件、牛腿、托架及各種縱橫梁構(gòu)成。

其中設(shè)計(jì)的三角托架沿順橋向安裝在橋墩壁外側(cè)，共設(shè)置6榀（32+40+32m連續(xù)梁采用5榀），用于支撐直線段懸臂端混凝土。

托架由水平桿、豎桿和斜桿構(gòu)成，其中預(yù)埋件、牛腿、托架均采用雙拼I36工字鋼，各桿之間均采用焊接，水平桿由精軋螺紋鋼與墩壁聯(lián)結(jié)，豎桿及斜桿直接支撐在牛腿上。

橫梁采用45a工字鋼，置于托架主節(jié)點(diǎn)上。作為底模桁架和各類縱梁的支座梁，并與其它縱橫梁組成平面板架結(jié)構(gòu)，以支撐底模和外側(cè)模。

平臺(tái)四周設(shè)置防護(hù)立柱和欄桿，立柱可直接焊在縱橫梁上。

有人員操作的縱橫梁上密鋪腳手板。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工連續(xù)梁的圖紙，48+80+48m跨連續(xù)梁邊跨直線段長7.75m，其實(shí)際需要的墩身懸臂段長6m。

直線段與三角托架布置如圖1、圖2所示。

2.2 三角托架材料計(jì)算取值

所用材料為板材和型鋼，均為Q235型，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）規(guī)定：

撓度容許值：L/400

Q235鋼：E=2.06×105 MPa

壁厚《16mm：[σ]=215 MPa [τ]=125 MPa

C35砼軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值：fc=23.5MPa

I36a普通工字鋼部分截面特性如下：

截面慣性矩：Ix=15800cm4

截面抵抗矩：Wx=875cm3

腹板厚度：b=10mm

截面面積：A=76.48cm2

單位重量：m=60.037kN/m

45a普通工字鋼部分截面特性如下：

截面慣性矩：Ix=32200cm4

截面抵抗矩：Wx=1430cm3

腹板厚度：b=11.5mm

截面面積：A=102.446cm2

單位重量：m=80.42kg/m

2.3 三角托架受力荷載取值

根據(jù)《鐵路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，計(jì)算現(xiàn)澆段支架時(shí)，應(yīng)考慮下列荷載：模板、支架自重；鋼筋混凝土的自重；施工人員、機(jī)具及其他荷載；振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載。

采用48+80+48m直線段結(jié)構(gòu)形式，取梁頂板、底板、腹板最厚的尺寸截面如圖3所示。

混凝土自重：

取用墩頂之外部分的混凝土重量；

q1=0.96×26=24.96kN/m，q2=2.87×26=74.62kN/m

q3=2.00×26=52.00kN/m，q4=2.26×26=58.76kN/m

模板重量取混凝土重量的20%；

人員、機(jī)具荷載取2.5kN/m2；

靜載系數(shù)：1.2

動(dòng)載系數(shù)1.4；

組合后的荷載為：

q1=24.96×1.2×1.2+2.5×1×1.4=39.44kN/m

同理求得：

q2=110.95kN/m，q3=78.38kN/m，q4=88.11kN/m。

2.4 三角托架受力情況檢算

2.4.1 三角托架縱向分配梁受力情況檢算

縱向分配梁采用45a工字鋼，在結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器建立模型如圖4所示。

根據(jù)邊跨現(xiàn)澆段斷面圖可以知道在腹板處承載最大，選取腹板底下縱向分配梁來計(jì)算受力情況。

1）通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器V2.0版建模得出：

彎矩圖如圖5所示；

剪力圖如圖6所示；

支反力圖7所示；

受力分析表如表1、表2所示（S2下縱梁）。

2）穩(wěn)定性驗(yàn)算

最大撓度：

滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

由以上分析及計(jì)算過程可得其他縱梁均滿足要求。

重復(fù)以上分析過程可得其他縱梁的支反力如表3所示。

2.4.2 三角托架橫向分配梁受力情況檢算

根據(jù)縱梁驗(yàn)算結(jié)果可知，中橫梁受力最大，取中橫梁進(jìn)行驗(yàn)算，橫梁采用45a工字鋼，橫梁長度為12.2m。

通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器V2.0版建模如圖8所示。

彎矩圖如圖9所示。

剪力圖如圖10所示。

支反力圖如圖11所示。

受力分析表如表4、表5所示（中橫梁）。

中橫梁穩(wěn)定性驗(yàn)算：

滿足《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。

由以上分析及計(jì)算過程可得其他橫梁梁均滿足要求。

重復(fù)以上分析過程可得其他橫梁梁的支反力如表6所示。

2.4.3 三角托架橫穩(wěn)定性檢算

由橫梁驗(yàn)算結(jié)果可知，1#/6#托架受力最大，因此取1#托架驗(yàn)算即可。經(jīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器V2.0版建模計(jì)算：

彎矩圖如圖12所示、剪力圖如圖13所示、軸力圖如圖14所示、反力圖如圖15所示。

內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如表7、表8所示。

1）橫梁驗(yàn)算：橫梁為4、5、6單元，其中4單元受力最大，因此取4單元計(jì)算。

采用I36a雙拼工字鋼，按剪彎壓桿件計(jì)算：

抗剪滿足要求。

2）外斜桿驗(yàn)算：7#/8#單元為外斜桿，取8#單元驗(yàn)算采用I36a雙拼工字鋼，按

壓彎桿件計(jì)算：

滿足要求。

3）外豎桿驗(yàn)算：采用I36a雙拼工字鋼，按受壓彎桿件計(jì)算：

抗彎滿足要求。

豎桿不進(jìn)行抗剪驗(yàn)算。

4）內(nèi)豎桿驗(yàn)算：內(nèi)豎桿為9單元，采用I36a雙拼工字鋼，按壓彎桿件計(jì)算

5）內(nèi)斜桿驗(yàn)算：內(nèi)斜桿為10單元，采用I36a雙拼工字鋼，為受拉桿件，顧不需驗(yàn)算。

6）上預(yù)埋件（精軋螺紋鋼）驗(yàn)算：每榀托架上部均由4根Ф32的精軋螺紋鋼承擔(dān)，截面面積A=804.2mm2，屈服點(diǎn)不小于785MPa，抗拉強(qiáng)度不下于980MPa，每根精軋鋼筋承擔(dān)的水平應(yīng)力為：

抗拉滿足要求。

7）牛腿驗(yàn)算：牛腿采用I36a雙拼工字鋼，按剪彎壓桿件計(jì)算

8）混凝土局部抗壓驗(yàn)算：

式中： M——牛腿根部彎矩；

V——牛腿根部剪力；

Sd——牛腿埋入深度；

Wc——相當(dāng)于埋入牛腿翼緣寬度和牛腿埋入深度的混凝土截面的模量；

fc——墩身混凝土局部允許應(yīng)力C35fc=23.5MPa。

滿足要求。

綜合混凝土局部承壓和型鋼粘聚力所確定的數(shù)值取埋入深度h=900mm，滿足要求。

2.4.4 墩身整體穩(wěn)定性檢算

托架范圍內(nèi)墩身及墩頂范圍內(nèi)梁的混凝土自重約為：158m3

MG=158*9.8*1.75=2709.7kN·m

托架拉力產(chǎn)生的彎矩

MT=484.751*6.4*5=15512.032kN·m

Ф16鋼筋單根抗拉力：

445*103*0.75*200.96*10-6=67.07kN

以牛腿處為節(jié)點(diǎn)計(jì)算：

N*67.07*3.5+2709.7*1.75=15512.032kN·m

得N=45.88根，完全小于墩身一側(cè)鋼筋根數(shù)的設(shè)計(jì)值（約190根），因此墩身整體穩(wěn)定性滿足要求。

綜合以上驗(yàn)算，該托架按照設(shè)計(jì)加工，即可滿足施工要求。

3 連續(xù)梁直線段三角托架預(yù)壓

3.1 托架預(yù)壓

對(duì)托架采用堆積1.5t砂袋按常規(guī)方法分級(jí)預(yù)壓，預(yù)壓重為箱梁自重的120%，并待托架的非彈性變形消除后，才能進(jìn)行模板的安裝。試驗(yàn)方法就是模擬該段砼梁的現(xiàn)澆過程，進(jìn)行實(shí)際加載，以驗(yàn)證并得出其承載能力。

預(yù)壓過程如下：

0→40%（持荷1h）→60%（持荷1h）→80%（持荷1h）→100%（持荷1h）→120%（持荷24h）→卸載。

非彈性變形值=加載前高程-卸載后高程；

彈性變形值=卸載后高程-卸載前高程。

預(yù)壓過程中進(jìn)行精確的測(cè)量，可測(cè)出梁段荷載作用下托架將產(chǎn)生的彈性變形值，將此彈性變形值與施工控制中提出的其它因素需要設(shè)置的預(yù)拱度疊加，算出施工時(shí)應(yīng)當(dāng)采用的預(yù)拱度，按算出的預(yù)拱度調(diào)整底模標(biāo)高。預(yù)壓完成后移除砂袋，根據(jù)直線段線形重新放樣，調(diào)整立模標(biāo)高。

自加載完畢，最后兩次沉降量之差不大于2mm時(shí)即可卸載。卸載順序與加載順序相反，原則是后加載先卸，先加后卸。分級(jí)分批卸載。同時(shí)在卸載過程中，每批卸載后都應(yīng)再次觀測(cè)一次托架變化，并繪制出托架卸載（時(shí)間——回彈）變化關(guān)系曲線。

通過加載和卸載變化曲線，對(duì)比分析托架彈性變形和非彈變形量。在卸載全部完畢后，在托架頂面上予以調(diào)整托架標(biāo)高，消除非彈性變形，預(yù)留彈性變形上拱度。

托架搭設(shè)和頂面鋪設(shè)平整后，在搭設(shè)托架的橫梁上設(shè)置4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。在首次加載前先觀測(cè)一次，作為起始觀測(cè)值，以后每加載完畢觀測(cè)一次，至全部加載完畢，按精密水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)要求，加載前觀測(cè)一次，加載后每天觀測(cè)兩次，直至24h連續(xù)沉降量小于1mm，認(rèn)為托架已經(jīng)穩(wěn)定。

3.2 預(yù)壓注意事項(xiàng)

直線段注意加載時(shí)兩側(cè)同時(shí)加載，避免產(chǎn)生對(duì)墩身的偏壓；加載時(shí)注意進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常變形立即停止加載；預(yù)壓時(shí)墩身周圍嚴(yán)禁上下交叉作業(yè)，安全人員劃出警戒范圍，嚴(yán)禁任何人員入內(nèi)；加載時(shí)現(xiàn)場(chǎng)有專人統(tǒng)一指揮；所有作業(yè)人員戴好安全帽，系好安全帶。

4 三角托架使用情況

由于項(xiàng)目連續(xù)梁圖紙到位較遲，施工工期緊張，且施工現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)梁邊墩普遍較高，其中報(bào)信特大橋連續(xù)梁邊墩高達(dá)40m，工程所在地區(qū)又為沿海地區(qū)，季節(jié)性風(fēng)力強(qiáng)，支架法施工邊墩直線段安全風(fēng)險(xiǎn)大，施工困難，施工周期長，對(duì)場(chǎng)地要求較高。為保證施工工期，同時(shí)滿足施工安全要求，項(xiàng)目在中后期施工中大量采用了三角托架施工邊墩直線段。

該施工方法優(yōu)點(diǎn)為：三角托架安裝時(shí)間較短，消耗鋼材較少，且加工拆除方面，周轉(zhuǎn)運(yùn)輸便捷，對(duì)施工空間要求較小，施工過程可同步進(jìn)行，施工干擾少。

項(xiàng)目先后在7個(gè)連續(xù)梁14處直線段施工中采用三角托架法施工，先后加工三角托架8組，消耗鋼材約為240T，如采用那個(gè)支架法施工需要消耗鋼材640T，節(jié)約成本200余萬元，并在3個(gè)月內(nèi)，先后合攏（32+48+32）m連續(xù)梁1處，合攏（40+64+40）m連續(xù)梁2處，合攏（48+80+48）m連續(xù)梁3處，極大地縮短了連續(xù)梁的施工工期，在施工過程中未出現(xiàn)安全事故，圓滿完成了年度施工任務(wù)。

傳統(tǒng)支架法是施工與三角托架法施工連續(xù)梁直線段對(duì)比情況如表9所示，由表9中可看出三角托架法較傳統(tǒng)支架法施工連續(xù)梁直線段消耗鋼材少，需要人工少，施工時(shí)間短，周轉(zhuǎn)運(yùn)輸方便，同時(shí)不需要占用附近地面，減少跨路施工交通干擾，可以在連續(xù)梁直線段施工中推廣使用，節(jié)約了成本，節(jié)約工期，減少了必要的損耗。

三角托架在施工連續(xù)梁邊墩直線段施工中的使用情況見圖16。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)梁直線段施工中，我們大量采用了三角托架法施工，極大方便了施工，壓縮了施工工期，同時(shí)保證了施工安全，實(shí)踐證明，三角托架法施工連續(xù)梁直線段能提高施工效率，減少成本的支出，是一種切實(shí)可行的施工方法。

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