鐵路橋懸澆連續(xù)鋼構(gòu)支架設(shè)計施工及受力檢算

鐵路橋懸澆連續(xù)鋼構(gòu)0號塊支架設(shè)計、施工及受力檢算xx（xxxx工程有限公司，xxxxxx）摘要：本文結(jié)合xx鐵路xx特大橋連續(xù)剛構(gòu)梁0號塊的支架施工實例，詳細闡述了0號塊托架設(shè)計及施工技術(shù)，并進行了支架的結(jié)構(gòu)受力檢算，以指導(dǎo)實踐。關(guān)鍵詞：連續(xù)剛構(gòu)0號塊托架設(shè)計施工技術(shù)受力檢算1工程概況xx鐵路xx特大橋位于xx市三星鎮(zhèn)，跨越xx河，共18個墩臺，孔跨布置：2×24m簡支T型梁+10×64m預(yù)應(yīng)力砼簡支箱梁+（68+128+68）m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)+2×24m簡支T型梁，全長1039m。連續(xù)剛構(gòu)兩個0號塊在13#、14#墩上，13#、14#雙薄壁墩高度均為42m，厚度為1.8m，橫向?qū)挾葹?.9～10m，1：40變坡。上構(gòu)連續(xù)鋼構(gòu)為單箱單室、變高度、變截面箱梁，頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚。0號塊長度為12m，梁高9.2m，頂板厚52cm，底板厚90cm腹板厚70cm。梁體箱寬為6.1m，防撞墻內(nèi)側(cè)凈寬為4.46m，橋面為8.3m。翼板厚度由40cm漸變至75cm。20號塊支架施工方案根據(jù)橋墩及0號塊的類型、結(jié)構(gòu)尺寸及現(xiàn)場施工情況，經(jīng)對多方案進行技術(shù)、經(jīng)濟方面綜合比選及改進后，采取如下施工方案。在墩頂上預(yù)埋雙層工字鋼縱梁，下層縱梁為6根9m的I28a工字鋼，上層縱梁為6根16m的I45a工字鋼，兩層縱梁工字鋼之間用I28a工字鋼斜撐連接，形成受力桁架承受上部荷載，并將荷載傳遞給橋墩。上層縱梁上的橫向分配梁采用I28a工字鋼16根（單根長為12m），縱、橫向工字鋼接觸處采用焊接，以形成受力整體。在橫向工字鋼上鋪設(shè)縱向方木，方木規(guī)格為12cm×12cm。在縱向方木上拼裝φ48×δ3mm小鋼管滿堂腳手架，小鋼管高度在1～2m之間，在上中下設(shè)置三道縱橫向水平桿，再按30～60°設(shè)置縱橫向剪力撐，鋼管設(shè)置上下頂托，上頂托上放置12cm×12cm縱向方木，縱向方木上設(shè)置12cm×12cm橫向方木，橫向方木上鋪設(shè)2cm厚木模板，以形成6.1m寬底模。圖1縱、橫向工字鋼平面布置圖圖2托架布置側(cè)面圖（尺寸以厘米計）3托架施工技術(shù)3.1縱向I45a工字鋼采用預(yù)埋雙層工字鋼組成托架，作為支架的支撐，將支架承受的荷載傳給橋墩。每層由6根工字鋼組成，下層采用9m的I28a工字鋼，上層采用12m的I45a工字鋼，上、下層工字鋼底部距離為2m，兩層工字鋼間設(shè)置45°斜撐連接，斜撐采用I28a工字鋼。腹板下縱向工字鋼間距為50cm，中間底板下縱向工字鋼間距為140cm。縱向工字鋼設(shè)置見圖1、2。進行橋墩施工時，預(yù)埋工字鋼處采用木模，工字鋼與模板間空隙填塞海綿，防止漏漿。工字鋼預(yù)埋時嚴格按施工設(shè)計圖進行測量定位，為防止在澆注砼時工字鋼位置移動，采用φ18mm圓鋼制成“井”字架與橋墩主筋焊接以固定工字鋼。進行工字鋼安裝時因與墩柱主筋和箍筋的綁扎位置相沖突，施工時適當改動主筋和箍筋位置，并采用監(jiān)理工程師同意的措施進行鋼筋加強，以免改變墩柱受力狀態(tài)。3.2橫向分配梁縱梁上的橫向分配梁采用16根I28a工字鋼，單根長12m，分配梁工字鋼間距為60cm，橫向分配梁工字鋼與縱梁工字鋼采用焊接形成整體，以確保同時工作。3.3縱向方木及鋼管支架在橫向工字鋼上設(shè)置縱向方木，方木規(guī)格為15cm×15cm，縱向方木布置位置及間距要對應(yīng)其上部的小鋼管立柱布置位置及間距。在縱向方木上拼裝φ48×δ3mm小鋼管滿堂腳手架，鋼管縱向間距在菱角下為30cm，其余為35cm。橫向間距在腹板下為35cm，底板下為50cm，翼板下為70cm。小鋼管高度在1～2m之間，在上中下設(shè)置三道縱橫向水平桿，再按30～60°設(shè)置縱橫向剪力撐。鋼管設(shè)置上下頂托，上頂托上設(shè)置12cm×12cm縱向方木，縱向方木上設(shè)置8m長的12cm×12cm橫向方木，縱向間距0.25m，左右錯頭1m，形成寬度為9m的平臺，在腹板下用間距0.125m的2m方木加密橫向方木。橫向方木上鋪設(shè)2cm厚木模板，以形成6.1m寬底模。3.4作業(yè)平臺及人行通道上層縱梁工字鋼及橫向工字鋼分配梁均懸挑出0號塊周邊外約2m，其上滿鋪腳手板，作為操作平臺及人行通道，四周設(shè)置防護欄桿，上部護身欄桿高1.5m，下部護身欄桿距通道腳手板0.6m，并設(shè)置寬18cm的擋腳板。3.5支架預(yù)壓為了檢驗支架的承載能力、安全穩(wěn)定性，及消除支架非彈性變形，取得支架彈性變形和非彈性變形的實測數(shù)值，作為梁體立模的預(yù)拱值設(shè)置的參考。在支架搭設(shè)完畢后進行預(yù)壓處理。托架承受荷載較大，如果采用堆載預(yù)壓，則工作量大，預(yù)壓材料組織難度較大，故采用千斤頂反預(yù)壓托架。托架需要承受的總荷載為：Q=1.2×663.17×8.4=6685KN=668.5T考慮施工期間的沖擊振動等因數(shù)，再次加大安全系數(shù)，按照1.2計算預(yù)壓力。Q=668.5×1.2=802.2T≈800T計劃采用8個250T千斤頂分8個張拉點，對托架進行張拉預(yù)壓。每個張拉點張力為100T。張拉點按照平面位置投影到承臺上，在承臺預(yù)埋預(yù)應(yīng)力鋼絞線，鋼絞線采用P錨，將P錨固定在承臺底層鋼筋上，并按照預(yù)應(yīng)力要求安裝錨下鋼筋。鋼絞線露出承臺頂面2m，預(yù)壓時接長。每個張拉點設(shè)置5根鋼絞線，其規(guī)格為φ15.2mm，強度1860MPa，按規(guī)范其單根張拉力可達到200KN=20T。本次預(yù)壓主要檢驗縱向工字鋼的承載能力，因此橫向工字鋼安裝后，不急于焊接固定，而將其兩根一組，移動到千斤頂布置位置處，作為千斤頂下受力構(gòu)件。在張拉前，檢查各工字鋼是否受力均勻，保證每根都接觸可靠。并在張拉前，測量作好下?lián)隙扔^測點位，張拉分級加載，分級觀測。發(fā)現(xiàn)撓度過大、受力不均勻、異響應(yīng)停止張拉作業(yè)，查明原因，調(diào)整后，再行加載。最后整理預(yù)壓測量結(jié)果記錄，形成分析報告，并用于指導(dǎo)0號塊的立模施工。4托架結(jié)構(gòu)受力檢算4.1各類荷載計算由于0號塊的配筋率較大，故砼容重取26.5KN/m3。1）0號塊縱向砼線荷載（橫隔板砼未計入）q1=（252.29×26.5）÷12=557.14KN/m2）橫隔板荷載橫隔板集中在墩柱上1.2m范圍內(nèi)，故q2=（44.23×26.5）÷1.2=977KN/m3）支架荷載底模竹膠板、方木、小鋼管、橫梁及縱梁工字鋼共計890.62KN，兩薄壁墩厚度為1.8m×2=3.6m，因此支架荷載作用在8.4m長度范圍內(nèi)。q3=890.62÷8.4=106.03KN/m4）線荷載累計q總q2作用在墩柱上，因此作用在托架上的荷載只計q1、q3，并考慮1.2的安全系數(shù)，則有：q總=（q1+q3）×1.2=663.17×1.2=796KN/m4.2托架受力簡圖圖3托架受力簡圖4.3分段簡化縱向I45a工字鋼是預(yù)埋在墩柱內(nèi)，且埋設(shè)長度為1.8m，把此處簡化為固定端。因此該托架受力可簡化為5段：AB段=EF段，為一端固定，另一端簡支的多約束結(jié)構(gòu)。BC段=DE段，此段受力在墩柱以上，可不做計算。CD段，兩端均為固定端的多約束結(jié)構(gòu)。4.4托架計算4.4.1縱向I45a工字鋼計算查表知，I45a截面特性（6根）：截面面積：A=612cm2；慣性矩：I=32240cm4；截面抵抗矩：W=1430cm3；彈性模量：E=2.1×105MPaAB段計算，查《路橋施工計算手冊》：Qmax=5ql/8=5×796×2.0/8=995.0KNτ=Qmax/A=995×103/6/612=27.1MPa＜[τ]=85MPaMmax=9ql2σ=Mmax/W=223.9×106/6/1430=26.1MPa＜[σ]=150MPa撓度：fmax=0.00542ql4/EI/6=0.17mm＜L/400=5mm以上均合格Ra處斜撐計算：Ra=3ql/8=597KN，采用45度I28a做斜撐，A=55.45cm3。壓桿受力為：597×1.414=844.2KN，σ=N/6/A=844.2×103÷6÷55.45=25.4MPa＜[σ]=150MPa牛腿計算：τ=Q/6/A=597×103÷6÷55.45=17.9MPa＜[τ]=85MPaCD段計算：Qmax=ql/2=796×4.4/2=1751.2KNτ=Qmax/A=1751.2×103/6/612=47.7MPa＜[τ]=85MPaMmax=ql2/12=796×4.42σ=Mmax/W=1284.2×106/6/1430=149.7MPa＜[σ]=150MPa撓度：fmax=ql4/384EI/6=1.9mm＝L/400=11mm以上均合格4.4.2橫向I28a工字鋼計算查表知，I28a截面特性（16根）：截面面積：A=55.45cm2；慣性矩：I=7114.14cm4；截面抵抗矩：W=508.15cm3；彈性模量：E=2.1×105MPa。根據(jù)荷載分配情況，得橫向I28a工字鋼受力簡圖如圖4：圖4橫向I228a工字字鋼受力簡簡圖如AB段按照固定端懸懸臂梁進行行計算：Qmax=ql==30×11.1=333KNMmax=ql22/2=33××1.122/2=220KN..mCD段按照簡支梁進進行計算：：Qmax=ql//2=68.6×11.4÷22=48.0KNMmax=ql22/8=68.6×11.42/8=16.8KN取AB、CD段中的最大彎矩矩及最大剪力力進行核算算：σ=M/W=200×1066/508..15=339.4MMPa＜[σ]=1500MPaτ=Q/A=488×103/55.445=86.66MPa＜[τ]=85MMPa撓度：fmaxx=5qll4/3844EI=00.23mm＝L/4000=3..5mm以上均合格4.4.3小鋼鋼管φ48×δ3mmm鋼管截面面特性：A=4.24cm2；I=10.78cm4；W=4.493cm3；r=1.595cm。由525立桿承受受全部荷載796×12=99552KNN，則每根立立桿承受荷荷載為：N=9552KKN/5225=188.2KNN大橫桿布距最大大為1.22m，長細細比λ=L/rr=12000/155.95==75.22，查表得得，軸心受受壓鋼構(gòu)件件縱向彎曲曲系數(shù)φ=0.6682，那么有有：[N]=φA[[σ]=0..682××4.24×2215=662.2KKN＞N=18..2KN穩(wěn)定性：σ=NN/φA=18..2÷0..682÷÷4.24=662.9MPa＜[σ]=2115MPa合格4.4.4縱向向底層方木木計算：計算截面特性112cm××12cmm：截面面積：A==144000mm2；慣性矩：：I=a4/12==17288cm4；截面抵抗抗矩：W==a3/6=2888cm3；彈性模量量：E=8..5×1003MPa。圖5底層縱向向方木受力力簡圖Q=P=18..2KNM=18.2××0.1225=2..28KN.mmσ