1. 前言
杭浦高速公路杭州段临平高架桥全长4.465Km。跨越沪杭高速公路。设计采用6跨等截面连续箱梁,跨径为 24m 25m 2×30m 25m 24m。梁高1.6m,桥面宽为16.75m,底板宽12.75m。
由于受地形及需满足沪杭通车净空大于5m要求的限制;根据现场实际情况及以往工地的成熟经验,确定连续箱梁支架施工方法以满足施工及行车要求。
2. 方案简介
2.1基础处理:采用宕渣回填、浇筑混凝土基础;
2.2支架搭设:根据现场地形,采取三种支架体系:
12#~14#墩、16#~18#墩之间采用HR可调式重型门架;第14号墩起往浦东方向及第16#墩起往杭州方向跨越沪杭高速公路边坡范围采用WDL碗扣式钢管脚手架;跨越沪杭高速路面采用贝雷片、HM500×300型钢支架结构。
2.3模板:采用竹胶板作为模板。
1. 支架搭设方案
3.1HR重型门架支架
3.1.1搭设方案:
12#~14#墩,16#~18#号墩选用HR可调重型门架搭设支架。根据该桥的荷载计算及重型门式脚手架的一般性使用经验,跨中:沿箱梁横向设置多榀门架,连续设置交叉支撑,门架沿桥横向间距0.9 m,纵向1m;外侧翼缘板沿桥横向间距1.2m,纵向1m;在横隔梁处:门架沿桥横向间距0.6 m,纵向0.6m布置。
3.1.2支架力学性能
3.1.2HR型重型门架承载性能
3.2WDJ碗扣式管架
3.2.1搭设方案:
14~16号墩跨越沪杭高速公路,平面位置处于曲线上。边坡支架采用碗扣式支架搭设,基础处理方便,有利于线形调节。根据碗扣式支架结构尺寸及一般使用经验,在14、16号墩中横梁位置支架按0.6m×0.9m间距布置,沪杭边坡位置按0.9m×0.9m间距布置。
首先按照支架设计图进行放样,将边坡修整成台阶,采用人工夯实后,浇筑10㎝C20砼基础,并将混凝土台阶间外露部分用水泥砂浆封闭,防止雨水侵入。
3.3WDJ碗扣式管架承载性能:
3.4门洞支架
3.3.1搭设方案:
跨沪杭公路行车道段支架采用C20砼基础,贝雷桁片作墩身,HW483H型钢作纵梁,作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁,间距为0.7m 。
3.3.2力学参数:(宽、中、窄翼缘H型钢截面尺寸、截面面积、理论重量和截面特性表(节选自GB/T 11263-2005))
4、承载力验算
箱梁采取二次浇注,第一次浇注到箱梁翼板根部,第二次浇筑顶板。支架上设两层分配横,第一层采用[10槽钢,第二层采用10㎝×10㎝方木。
①、混凝土重按26.0 KN/m3计算;
②、模板及附件重0.6 KN/㎡(含加固件);
③、施工人员及施工料具运输、堆放取1.5KPa;
④、振捣、倾倒混凝土时对模板产生的冲击荷载取2.5 Kpa.
4.1跨中断面下支架验算:
4.1.1顶板支架承载力、稳定性验算(箱内支架):
顶板支架采用Φ48×3.0mm扣件式钢管支架,支架间距按0.8×0.8m布置。查相关手册得:钢管支架单根立杆稳定承载力计算:
λ=L/I=115/1.59=72.3,查表得Φ=0.792
[N稳]= ΦA[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN
顶板砼重: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
施工荷载:G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN
钢管支架: G4=0.5KN(箱内钢管按0.8×0.8设置,上下各设一道拉杆,共8m为一个计算单元)
每个室内每0.8m长度内共有支架立杆5根,故单根钢管受力为:
N=42.93÷5=8.59KN<[N]=47.0KN
安全系数K=5.5,满足要求
4.1.2跨中断面底板下支架承载能力验算
4.1.2门架验算:
现浇梁箱单幅共设3个室,每个室宽3.65m,腹板0.45m,于腹板底的支架间距按90cm布置,于底板底的支架间距按120cm布置,按均布荷载对支架进行验算,长度方向取2m(门架排距)为一计算单元。
砼自重:G1=[12.75×1.6-3×(3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1)]×2×26=234.2KN
模板荷载: G2=[12.75×2 6×(0.45 0.5)×2]×0.6=22.14KN
施工荷载:G3=12.75×2×4Kpa=102KN
支架荷载:G4=18KN
综荷载为G=(G1 G2 G3 G4)=376.3KN(取2m为一个计算单元)
每2m长度内共有门架13榀,故单榀门架受力为:
N=376.3÷13=28.9KN<[N]=75KN
安全系数K=2.6满足要求!
4.2横隔梁下支架验算:
4.2.1 门架验算:
横隔梁宽为2m,支架按0.6m步距,排距按0.6m与路线方向垂直布设。故取1.6m×0.6 m(单榀门架)为一计算单元进行计算。
砼自重:G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN
模板荷载:G2=(1.6×0.6)×0.6=0.576KN
施工荷载:G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN
支架荷载:G4=1.40KN
总荷载为G=(G1 G2 G3 G4)=45.752KN
在单幅横隔板下,由于取的是单榀门架为一个受力单元,即
N=G=45.752KN<[N]=75KN
安全系数K=1.64
在门架搭设时横隔梁处将会受到立柱的影响,不能完全按60cm进行布设,施工时适当调整,但调整后的间距不能大于60cm。
4.2.1 碗扣验算:
在中横梁处碗扣是按0.9m×0.6m布设。
取一个立柱(0.9m×0.6m)为计算单元。
砼自重:G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN
模板荷载:G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN
施工荷载:G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN
支架荷载:G4=0.69KN
单立柱所受荷载为:G= G1 G2 G3 G4=31.254KN<[P]=40KN
安全系数K=1.3
4.3分配梁强度验算
4.3.1横隔梁处
[10槽钢强度验算,跨度为1m,取1m长度为计算荷载,偏安全按简支计算,即得荷载为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
安全系数K=2.33
4.3.2跨中底板处
在跨中槽钢的最不利布设方法与横隔梁一致,而荷载跨中并没有横隔梁大。根据上述验算可知,其满足要求!
4.4 跨沪杭H钢门架计算
H钢为HM(500×300)型中截面尺寸为482×300 H钢:
其力学性质为:截面积:A=146.4cm2
惯性矩:Ix=60800cm
截面抵抗矩:Wx=2520cm
弯曲应力:[σw]=145MPa
剪应力:[τ]=85MPa
弹性模量:E=210000MPa
根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距:
砼在底板以上的在效面积为A1=8.904m2
故底以上的砼总重为:8.904×11×26=2546.544KN
模板荷载:(1.15×11×2 12.75×11)×0.6KN/ m2=99.33KN
施工、砼振捣荷载:(12.75×11)×4KPa=561KN
施工总荷载为:G=2546.544 99.33 561=3206.874KN
分配到H型钢上的均布荷载为:
q=G÷[12.75÷(2x 0.3)]÷11 =(45.72x 5.26)KN/m
安全系数取K=1.5计算
4.4.1剪力计算
H型钢所受最大剪力在支点处
ql÷2≤[τ]×A÷1.5 由此可得出X=4.8m
4.4.2弯曲计算
H型钢所受最大弯曲在跨中处
ql2÷8≤[σw] ×Wx÷1.5 由此可得出X=0.41m
4.4.3挠度计算
取X=0.4m进得挠度计算
=代入上面数据可知=0.05mm 从对H型钢的力学验算可知H型钢的垂直布设间距为0.8m(边对边),能够满足施工要求。 4.5预拱度计算 4.5.1支架的弹性变形 取门架受力的平均值进行支架的弹性变形计算 δ1=Lσ/E;σ=N/A;得到δ1=LN/EA 4.5.2其他非弹性变形 钢管的接头产生的接缝压缩产生的变形,在本支架中取3个接头,每个接头压缩量取值1mm,共计δ3-1=3mm;模板与分配梁间取1mm,分配梁与支架取1mm,顶托与支架取1mm,门架与支垫方木取2mm,地基取5mm。 共计:3 1 1 1 2 5=13mm 4.6地基承载力计算 采用轻型触探仪进行检测,当承载力小于100KPa时,则采用换填加固,处理后承载力要求不小于200KPa.验收合格后再在地基上浇筑10cm厚的C15混凝土垫层。 支架支撑在枕梁上,枕梁为100mm×100mm的木方,若按照45°的进行扩散,混凝土垫层与地基接触的面积应按300mm×600mm,即0.18m2,取横隔梁处受力最大的单根钢管进行计算,那么产生的最大基底应力为 =(52.3÷2×1.03)÷0.18=149.6Kpa 取跨中受力最大的单根钢管进行计算,那么产生的最大基底应力为 =(34.7÷2×1.03)÷0.18=99.3Kpa 当地基承载力为200Kpa时安全系数K=2.1,故要求地基处理后其承载力达到200Kpa满足要求。 4.7另,如有必要,需对支架及模板进行在风荷载作用下支架及模板的稳定性验算,在此就不做叙述。 5.结束语 根据不同的地形及要求,对跨沪杭高速公路现浇连续箱梁支架采用HR型重型门架、WDJ碗扣式管架、H型钢门式支架三种支架组合形式,充分发挥各种支架的优势,为施工的顺利进行创造良好条件。现该工程已顺利实施完成。 由于作者水平有限,文中难免有不少错误,望各位读者批评指正。