橋梁下部構(gòu)造施工要點及質(zhì)量控制分析

1、跨G205國道特大橋預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁支架設(shè)計計算摘 要 本文結(jié)合汕湛高速揭博項目T18標跨G205國道特大橋工程實例，針對現(xiàn)澆梁支架設(shè)計進行了介紹，對考慮自重和施工荷載下支架各組成部分的強度、剛度及鋼管柱的布設(shè)進行設(shè)計計算，并對支架結(jié)構(gòu)相關(guān)荷載參數(shù)作了計算分析，驗證了本橋支架設(shè)計符合規(guī)范要求。關(guān)鍵詞 ：特大橋 預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁 支架設(shè)計 計算1 工程概況汕湛高速揭博項目T18標跨G205特大橋，起訖樁號為K247+164K248+380，全長1216m，單幅橋面寬16.5m。第八聯(lián)上跨國道G205，該聯(lián)橋跨布置為左幅（25+33+37+34+25）、右幅（30+40+37+27+20），上部結(jié)構(gòu)為

2、單幅單箱三室等截面現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，梁高2.2m，等截面連續(xù)箱梁頂?shù)装逑嗷テ叫?，腹板豎直，腹板厚為4565cm，頂板厚25cm，底板厚22cm，懸臂端部厚為50cm，端部厚為20cm，懸臂長250cm，端橫梁寬1.5m，中橫梁寬3.0m。根據(jù)設(shè)計文件要求和現(xiàn)場實際情況該聯(lián)采用支架法現(xiàn)澆施工，在既有G205國道上設(shè)預(yù)留車行門洞，連續(xù)梁底至國道現(xiàn)有路面左幅凈高7.23m、右幅凈高7.59m。2 支架設(shè)計方案2.1支架設(shè)計要求支架采用碗扣式支架，整體結(jié)構(gòu)必須有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性?？鏕205國道部分預(yù)留車行門洞，凈高不小于5.0m，單洞凈寬不小于3.75m，門洞頂部設(shè)防落棚。2.2地基處理為

3、便于支架搭設(shè)以及保證支架整體受力，對地基進行平整、換填壓實、硬化處理。原地表基底為基礎(chǔ)及下部構(gòu)造施工時人工回填土，將回填土整平壓實（壓實度達到96%以上，地基承載力250Kpa），軟弱地層地段，為避免支架整體的局部受力不均勻，產(chǎn)生沉降，應(yīng)先在其上鋪設(shè)30cm片石壓實，再澆注15cm厚C20混凝土的補強調(diào)平層，以確?，F(xiàn)澆連續(xù)箱梁的整體澆注質(zhì)量。地基的處理范圍至少應(yīng)寬出搭設(shè)支架之外1m，地基處理妥善后，應(yīng)盡快修整排水設(shè)施，以免雨水浸泡。2.3支架布置及搭設(shè)支架搭設(shè)前，先按測量放線及支架搭設(shè)形式布置好底托，然后搭拼碗扣支架。第一層拼好之后，必須由現(xiàn)場技術(shù)人員抄平檢查平整度，如高差太大，必須用底托調(diào)平

4、。拼立桿時必須用吊線錘檢查其垂直度，防止立桿偏心受力。接頭部位必須用扣件連接牢固。支架搭拼時應(yīng)掛線以控制調(diào)平和線型。頂托和底托外露部分最大不能超過30厘米，自由端超過30厘米長的桿件要增加水平桿鎖定；底托與硬化地面之間要密貼，達到面受力，嚴禁形成點受力。頂托螺扣伸出長度不大于30厘米，縱向方木接頭不能有空隙，且不能懸空，若有空隙用扒釘十字交叉連接，方木間用木楔塞緊，且用釘子釘牢。橫向鋼管間若有空隙，用粗鋼筋焊接或用直扣件將兩鋼管連成一體。支架立桿：橫橋向間距一般截面處為在翼緣板處按90cm布置，腹板處按30cm布置，底板處按60cm布置；順橋向間距為一般截面處為90cm，橫隔梁截面（即墩柱兩側(cè)

5、3.0m范圍內(nèi)）為60cm。立桿上下均設(shè)可調(diào)式撐托，便于高度的調(diào)整及拆架。水平橫桿按照120cm步距布置，特別要求在離地面30cm50cm處設(shè)置掃地桿，在支架頂部可做適當調(diào)整間距必須小于120cm。在支架上設(shè)置一定量的剪刀撐，剪刀撐使用轉(zhuǎn)角式扣件式鋼管。在架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每6m至8m由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐。架體底部、頂部及豎向間隔不超過8m分別設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐。水平剪刀撐宜在豎向剪刀撐斜桿相交平面設(shè)置如圖1所示?？v向承力墊木和橫向分配墊木均采用10x10cm的方木，縱向承力墊木間距為支架橫向步距，橫向分配墊木間距為0.3m。支架搭設(shè)完畢后，用鋼管在立桿上沿縱橫向設(shè)置剪刀撐，剪刀

6、撐設(shè)置時從頂?shù)降滓B續(xù)，搭接頭保證不小于60厘米，接頭卡不少于兩個，與水平橫桿的夾角為45°60°，兩剪刀撐不允許自相交，要求布置在立桿兩側(cè)。為防止現(xiàn)澆箱梁混凝土澆注過程中邊腹板側(cè)模脹模而產(chǎn)生斜撐鋼管和翼緣板下支架移位，需在翼緣板支架上設(shè)置斜拉鋼管，斜拉鋼管要深入底板下支架至少3根立桿，與立桿相交部位均要用扣件連接。圖1 支架布置斷面圖3 支架檢算3.1荷載分析1、鋼筋砼梁體自重，在計算時，僅需考慮第一次澆注底板和腹板砼，取鋼筋砼自重26KN/，按最不利情況計算。腹板部位（取梁高為1.7m部位）：1.223×1×2.6/（0.9×1）=3.53

7、3t/非腹板部位：0.47×1×2.6/（2.55×1）=0.479t/中橫梁部位:19.55×2×2.6/（11.5×2）=4.439t/2、模板方木自重0.05t/3、施工人員及施工設(shè)備自重0.25t/，振搗砼時對水平模板沖擊力0.2 t/,合計0.45 t/。4、風(fēng)荷載標準值計算：由于支架高度小于8m，因此可忽略風(fēng)荷載。5、支架自重計算取腹板部位柱網(wǎng)0.9m×0.9m，非腹板部位柱網(wǎng)0.9m×0.45m，端梁和中橫梁板下柱網(wǎng)0.3m×0.6m，步距1.2m，支架高度7.5m，計算每根立桿承受的自重4

8、8×3.5mm鋼管重量為3.8Kg/m，直角扣件重量為1.35Kg/只,轉(zhuǎn)向扣件重量為1.49Kg/只,對接扣件重量為1.88Kg/只。 立桿：自重3.8×7.5=28.5Kg，扣件自重1.35×6+1.49=9.59Kg 水平桿（腹板部位）：自重3.8×(0.45+0.9)×4=20.52Kg，扣件自重1.35×4=5.4Kg 水平桿（非腹板部位）：自重3.8×(0.9+0.9)×4=27.36Kg，扣件自重1.35×4=5.4Kg水平桿（中橫梁板下）：自重3.8×(0.3+0.6)×

9、;4=13.68Kg，扣件自重1.35×4=5.4Kg剪刀撐：自重3.8×(0.9+0.9+2)/COS45°=20.42Kg，扣件自重1.49×6=8.9Kg綜上計算結(jié)果,支架高度按7.5m,單根立桿支架體系產(chǎn)生的自重軸向力: 腹板部位：28.5+9.59+20.52+5.4+20.42+8.9=93.33Kg非腹板部位：28.5+9.59+27.36+5.4+20.42+8.9=100.17Kg中橫梁板下：28.5+9.59+13.68+5.4+20.42+8.9=86.49Kg3.2立桿計算立桿平面布置非腹板部位：單桿承載面積0.9×0.

10、9=0.81腹板部位: 單桿承載面積0.9×0.45=0.405中橫梁部位: 單桿承載面積0.3×0.6=0.18立桿軸向荷載計算由于可忽略風(fēng)荷載，因此不組合風(fēng)荷載的單桿軸向力計算值：N=1.2（NG1K+NG2K）+1.4NQk非腹板部位:N=1.2(0.479+0.05)×0.81+0.10+1.4×0.45×0.81=1.144T腹板部位: N=1.2(3.533+0.05)×0.405+0.093+1.4×0.45×0.405=2.108T中橫梁部位: N=1.2(4.439+0.05)×0.18

11、+0.087+1.4×0.45×0.18=1.187T立桿穩(wěn)定性驗算支架穩(wěn)定系數(shù)確定立桿計算長度l0=h+2a=1200+2×100=1400mmh支架立桿的步距a模板支架立桿伸出頂層橫向水平桿中心線至模板支撐點的長度。立桿回轉(zhuǎn)半徑：I=/4=15.78mm長細比:=l0/r=1400/15.78=88.7查建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范附錄C表C得=0.67鋼管截面積:A=4.89×102mm2立桿受力：fmax=N/(A)=21.08×103/(0.67×4.89×102)=64.3N/mm2立桿穩(wěn)定系數(shù):K=f/

12、f=205/64.3=3.2，立桿穩(wěn)定性滿足要求。3.3扣件抗滑承載力驗算查建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范表5.1.7,直角扣件和旋轉(zhuǎn)扣件的抗滑承載力設(shè)計值均為8KN。根據(jù)上面支架立桿軸向荷載計算，在不同工況下，最大荷載值為21.08KN，接近于3扣件設(shè)計值8×3=24KN,因此在施工中須注意立桿在采用搭接時必須大于個3旋轉(zhuǎn)扣件。3.4橫向分配方木和縱向承力方木檢算橫向分配方木采用10cm×10cm×200cm方木，非腹板部位：跨長90cm,間距40cm；腹板部位：跨長45cm,間距40cm；端梁和中橫梁部位：跨長45cm,間距40cm；縱向承力方木采用10

13、cm×10cm×200cm方木，非腹板部位：跨長90cm,間距90cm；腹板部位：跨長90cm,間距45cm；端梁和中橫梁部位：跨長45cm,間距45cm；橫向分配方木檢算橫向分配方木按照三跨連續(xù)梁計算，截面力學(xué)參數(shù)為:截面抵抗矩W=10×10 2/6=166.67cm3；截面慣性矩I=10×103/12=833.33cm4；1、荷載的計算：(1)筋混凝土板自重(kN/m)：非腹板部位：q1=4.79×0.4=1.916kN/m腹板部位：q1=35.33×0.4=14.132kN/m端梁和中橫梁部位：q1=44.39×0.4

14、=17.756kN/m(2)模板(采用18mm竹膠板)的自重線荷載(kN/m)： q2=0.5kN/m(3)活荷載為施工荷載標準值與振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載(kN/m)：q3=(2.5+2)×0.4=1.8kN/m由此方木荷載計算值: q=1.2×(q1+q2)+1.4q3=1.2×(1.196+0.5)+1.4×1.8=5.419kN/m（非腹板部位）=1.2×(14.132+0.5)+1.4×1.8=20.078kN/m（腹板部位）=1.2×(17.756+0.5)+1.4×1.8=24.427kN/m

15、（端梁和中橫梁部位）2、強度計算：最大彎矩: Mmax=0.08×ql2=0.08×5.419×0.92=0.351KN.m（非腹板部位）Mmax=0.08×ql2=0.08×20.078×0.452=0.325KN.m（腹板部位）Mmax=0.08×ql2=0.08×24.427×0.452=0.396KN.m（端梁和中橫梁部位）截面應(yīng)力max=0.396×106/(166.67×103)=2.38N/mm2橫向分配方木的計算強度小于木方允許強度12.0N/mm2,滿足要求。3、抗剪

16、計算最大剪力: Q=0.6ql=0.6×24.427×0.45=6.595KN截面抗剪強度必須滿足: T=3Q/2bh<T截面抗剪強度計算值 T=3×6595/(2×100×100)=0.99N/mm2截面抗剪強度設(shè)計值 T=1.30N/mm2橫向分配方木的抗剪強度計算滿足要求。4、撓度計算計算公式如下: f=0.677ql4/100EI=0.677×5.419×9004/(100×9000×8333334)=0.321mm（非腹板部位）=0.677×14.132

17、15;4504/(100×9000×8333334)=0.052mm（腹板部位）=0.677×17.756×4504/(100×9000×8333334)=0.067mm（端梁和中橫梁部位）方木的最大撓度小于900/400=2.25mm或450/400=1.125mm,均滿足要求?？v向承力方木的計算截面抵抗矩W=10×102/6=166.67cm3；截面慣性矩I=10×103/12=833.33cm4；按照簡支梁計算 P=Q=0.6ql=0.6×5.419×0.9=2.926KN（非腹

18、板部位） P=Q=0.6ql=0.6×14.132×0.45=3.816KN（腹板部位） P=Q=0.6ql=0.6×17.756×0.45=4.794KN（端梁和中橫梁部位）最大彎矩（受力如右圖示） Mmax=PL/4=3.816×0.9/4=0.859kN.m（腹板部位）截面應(yīng)力=0.859×106/(166670)= 5.15N/mm2<= 12.0N/mm2,滿足要求。最大變形 fmax=PL3/(48EI)=4.91×103×9003/(48×900

19、0×8333340)=0.77mm縱向承力方木的最大撓度小于900/400=2.25mm,滿足要求。3.5預(yù)留門洞縱向工字鋼梁受力計算受力簡圖根據(jù)預(yù)留門洞凈要求，預(yù)留門洞鋼管柱混凝土基礎(chǔ)寬1.0m，基礎(chǔ)間凈距4.0m， G205國道與汕湛高速右夾角為145.3。，計算跨徑為6.08m，為了確保行車道凈空，采用I45a工字鋼跨越行車道支撐鋼管支架，其受力簡圖如下：荷載分析根據(jù)前述計算結(jié)果可得：q=20.078kN/m；（腹板部位）q=5.419kN/m；（非腹板部位）受力計算Mmax=1/8ql2=0.125×20.078×6.082=92.78KN.m（腹板部位）

20、Mmax=1/8ql2=0.125×5.419×6.082=25.04KN.m（非腹板部位）腹板下工字鋼梁所需截面矩：W=Mmax/=92.78×107/205=4525854mm34526cm3經(jīng)計算2I45a工字鋼上下疊合截面矩W=5597 cm34526cm3滿足要求。腹板下工字鋼梁所需截面矩：W=Mmax/=25.04×107/205=1221463mm31222cm3經(jīng)計算I45a工字鋼截面矩W=1430 cm31222cm3滿足要求。Q=0.6ql=0.6×20.078×6.08=73.24KN（腹板部位）Q=0.6ql=

21、0.6×5.419×6.08=19.77KN（非腹板部位）max=(Qmax*S)/(Ix*b)= 22.5MPa=110MPa，滿足要求最大變形fmax=1.5ql4/100EI=8.8mmf=l/400=15.2mm，滿足要求故在預(yù)留車行門洞縱向采用I45a工字鋼，橫向間距腹板下為4×30cm,非腹板下間距為60cm,其中腹板下采用兩片I45a工字鋼疊合，非腹板下采用單層I45a工字鋼。3.6鋼管樁立柱頂部橫橋向分配梁受力計算受力簡圖由于在每道腹板位置均設(shè)630×8mm鋼管樁立柱，且在鋼管樁立柱頂端設(shè)承托，將腹板下縱向I45a工字鋼所承受的力直接傳給

22、鋼管樁立柱，故鋼管樁立柱頂部橫橋向分配梁受力僅考慮非腹板位置傳遞的力。經(jīng)分析中間排橫橋向分配梁受力最大。其受力簡圖如下：荷載分析根據(jù)前面計算結(jié)果可知，橫向分配梁承受的荷載為q=41.1KN/m。受力計算經(jīng)有限元軟件分析計算，結(jié)果如下：彎矩計算結(jié)果剪力計算結(jié)果從計算結(jié)果可知：最大剪力Mmax= 93.2KN分配梁所需截面矩：W=Mmax/=66.1×107/205=3224390mm33224cm3經(jīng)計算2I36a工字鋼上下疊合截面矩W=4085 cm33224cm3滿足要求。max=(Qmax*S)/(Ix*b)= 41.9MPa=110MPa，滿足要求最大變形fmax=0.6ql4/100EI=8.9mmf=l/400=10.5mm，滿足要求故鋼管樁立柱頂部橫橋向分配梁采用2I36a工字鋼疊合，其各項參數(shù)滿足要求。3.7豎向鋼管樁立柱計算荷載分析每根600×6mm管樁承受豎向荷載：