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摘要:文章简要介绍了鼓山大桥林浦路互通式立交主线桥现浇箱梁临时满堂支架在软土地基的方案设计、计算与施工工艺,对同类型的施工具有参考意义。
关键词:现浇箱梁;满堂支架;软土地基;荷载计算
Abstract: the article briefly introduces the drum mountain bridge interchange mainline Lin Pu road bridge cast-in-situ box girder temporary full framing in soft soil foundation of scheme design, calculation and construction technology, has reference significance to the construction of the same type.
Key words: cast-in-situ box girder; Full framing; Soft soil; The load calculation
中图分类号:TU471.8文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1工程概况
鼓山大桥林浦路互通式立交主线桥上部结构设计范围为K1+802.115~K3+50.000,全长1247.885m。林浦路互通式立交主线桥第一联5x30m连续梁均位于等宽段,梁高为1.8米,顶板宽13.0m(单幅),底板宽7.0m(单幅),两翼板悬臂长度2.394m,悬臂板根部高0.585m,悬臂板端部高0.15m,箱梁跨中腹板厚0.45m。
2现浇箱梁施工总体布置
2.1施工特点
凡搞工程的都知道,软土地基是让人头疼的一件事情,在桥梁的箱梁施工中,现浇箱梁最可怕的就是临时支架出问题,软弱土层可能引起的支架不均匀沉降是一个致命性的难题,所以要千方百计的处理好这个问题。鼓山大桥及接线工程中林浦互通就存在着软土地基,故此施工段的关键就要解决软土地基的处理。
2.2支架结构布置
由于0#台到5#墩之间各跨都为等跨度等截面,故取4#墩-5#墩跨箱梁支架作为检算选例。
钢管支架立杆纵向间距为90cm,横向间距为 2x1200mm+2x600mm +900mm+800mm+900mm +2x300mm +900mm+793mm+900mm +2x600mm +2x1200mm。见图1:
图1箱梁现浇支架横截面图
2.3钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载计算
根据钢管支架立杆所处的位置分为四个受力区。各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载详见表1:
表1各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载
根据上表可知,位于空箱梁处的立杆受力最大,间距为90cm,单根钢管承受最大荷载为1.53t。
3地基处理
根据对林浦互通0#-5#墩的地质条件勘测报告查得,此路段地基多为泥质土。该地基土并无足够的承载力,为达到施工要求,须对该泥质土进行以下处理方可施工。承台和墩身施工完成后须将泥质土上的杂填土进行压实,然后铺垫80cm砖渣土,铺设完成后须由振动压路机碾压,纵横各2遍,最后铺设5cm石灰找平,在箱梁下满铺20cm厚桥面板,尺寸分别为3.1m×2m×0.2m和5.6m×2m×0.2m。地基整平碾压后,实验室进行承载力测定,要求处理后的地基承载力达到9t/m2 以上。在钢管搭设之前在桥面板上须再根据钢管的位置设置10cm的方木,方木的接头宜在桥面板的中心处。钢管支架和模板铺设好后,按120%设计荷载进行预压,避免不均匀沉降。地基支架应该具有可靠的排水设施,防止积水浸泡使地基产生局部或整体沉陷。
4模板、支架、枕木等自重及施工荷载计算
本桥箱梁底模、外模均采用δ=12mm厚竹胶板,内模采用δ=30mm厚木板。底模通过纵横向带木支撑在钢管支架顶托上,支架采用Φ48mm×3.5mm钢管,通过底托顶托调整高度,支架底下采用20cm厚桥面板。
4.1底模、外模计算
底模、外模面积共:16.411×30=492.33m2
共重:492.33×0.012×0.85=5.01t
4.2内模计算
内模面积共:16.296×28=456.29m2
共重:456.29×0.03×0.65=8.90t
4.3底模方木计算
箱梁底模上层带木采用100mm×100mm方木(中心间距为20cm横桥向布置) 共重:8.385×0.1×0.1×30×0.65=1.64t
箱梁底模下层带木采用100mm×150mm方木(间距按顺桥向布置)如下:
2x1200mm+2x600mm+3x900mm+2x600mm+3x900mm+2x600mm+2x1200mm。
共重:11×30×0.1×0.15×0.65=3.22t
4.4外模方木计算
外模木肋采用100mm×100mm方木(间距按0.5m横桥向布置)
共重:(30/0.5)×4.116×2×0.1×0.1×0.65=3.21t
4.5内模方木计算
内模木肋采用100mm×100mm方木(间距按0.7m横桥向布置)
共重:(30/0.7)×8.148×0.1×0.1×2×0.65=4.54t
4.6外模带木计算
外模顺桥向带木100×150mm(间距按1.2m顺桥向布置)
共重:6×30×0.1×0.15×0.65=1.76t
4.7鋼管支架计算
①立杆纵横向布置为15x36排 :
立杆净重:(43×11×4.447 + 43×6×6.121)×6.175/1000= 22.74t水平杆步距为1.2m,共3步4层:
水平杆净重:(8x30 + 9x28.2 +37x13.8 + 6x6)x 5x 3.85/1000 =20.03 t
②横向剪刀撑:纵向6跨布置一道,横向5跨布置一道:
横向:5.515×8×12×3.85/1000=2.04t
纵向:6.155×12×3×3.85/1000=0.85t
4.8施工荷载计算
施工荷载按0.25t/m2考虑,以上荷载共计:
5支架受力计算
5.1计算碗扣式钢管的立杆强度
碗扣式钢管立杆容许荷载,查《简明施工计算手册》表8.18(P440),当横杆间距(步距)为125cm时,Φ48×3.5mm对接钢管容许荷载[N]=3.31t。
根据“30m跨箱梁钢管支架施工总体布置图”,位于空箱梁下的钢管所承受的钢筋砼自重荷载最大,P1=1.53t。单根钢管所承受的模板、支架自重以及施工荷载为0.44t/ m2,P2=0.9×0.90×0.44=0.3564t。
单根钢管实际最大受力(考虑受力不均匀系数1.2):
PMax=(1.53+0.3564)×1.2=2.26t<[N]=3.31t
满足钢管强度要求。
5.2纵横向水平钢管承载力
根据施工技术规范,砼倾倒所产生的水平荷载按0.2 t/m2考虑
纵横向水平钢管由于立杆间距<1.05×2m,横向水平杆间距≤1m。满足不需计算的条件,故可不对纵向、横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。
5.3立杆稳定(脚手架整体稳定)计算
> 属于细长压杆,可用欧拉公式计算,其临界应力为:
满足立杆稳定要求。
5.4底模、分配梁计算
(1) 面板計算
底模采用δ=12mm厚竹胶板,按单向板计算,箱梁空心处的模板受力最不利,按三跨等跨连续梁计算,受力简图如图2所示:
图2面板受力简图
取板宽1cm进行计算,过程如下:
P=1.2×(0.56×2.6)=1.747t/m2
q=Pb=1.747×10×0.01=0.18kN/m。
参照《简明施工计算手册》 江正荣编著 P55中表2-14“三跨等跨连续梁”
查表得Km =0.1f中=0.677
最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×180×0.202=0.72N·m
强度满足要求。
=0.15mm<200/400=0.5mm
变形满足要求。
(2 ) 横桥向100×100木肋计算
木肋横桥向布置,中心间距为300mm,腹板处受力最不利,按三跨等跨连续梁计算,受力简图如图3:
图3横桥木肋受力简图
过程如下:
P=1.2×(2.85×2.6)=8.892t/m2
q=Pb=8.892×10×0.2=17.784kN/m
参照《简明施工计算手册》 江正荣编著 P55中表2-14“三跨等跨连续梁”
查表得Km=0.1f中=0.677
最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×17784×0.32=160.056N·m
强度满足要求。
变形满足要求。
(3) 顺桥向100×150木肋计算q=26.7kN/m
顺桥向100×150木肋,按照图4的钢管支架的间距来布置。
图4 顺桥木肋受力简图
过程如下:
P=1.2×(2.85×2.6)=8.90t/m2
q=Pb=8.90×10×0.3=26.7kN/m
参照《简明施工计算手册》 江正荣编著 P55中表2-14“三跨等跨连续梁”
查表得Km=0.1f中=0.677
最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×26750×0.92=2166.75N·m
强度满足要求。
变形满足要求。
6结论
地基的承载力、压缩性、稳定性等直接关系到上部结构现浇施工的安全及上部结构的质量。在公路桥梁类似支架地基处理施工中, 由于重视程度不够或者处理方法不当, 造成安全质量事故甚至桥梁垮塌的悲剧时有发生。针对工程区域地质特点和工程特点, 若地基变形过大或者长时间不稳定, 则极易形成安全质量隐患, 发生安全质量事故。因此地基处理的成败是工程上部结构现浇施工成功与否的关键。由于软土地基施工工程的多重特殊性, 施工时应引起高度重视和关注。施工中必须认识在先, 策划在先, 通过精心组织和安排, 重技术管理, 重过程控制,对软土地基的处理不容忽视。
参考文献
[1]江正荣,朱国梁.简明施工计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[2]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].
[3]JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范[S].
作者简介:阳征宴(1985-),男,助理工程师,2008年毕业于重庆大学土木工程专业,工学学士。
关键词:现浇箱梁;满堂支架;软土地基;荷载计算
Abstract: the article briefly introduces the drum mountain bridge interchange mainline Lin Pu road bridge cast-in-situ box girder temporary full framing in soft soil foundation of scheme design, calculation and construction technology, has reference significance to the construction of the same type.
Key words: cast-in-situ box girder; Full framing; Soft soil; The load calculation
中图分类号:TU471.8文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1工程概况
鼓山大桥林浦路互通式立交主线桥上部结构设计范围为K1+802.115~K3+50.000,全长1247.885m。林浦路互通式立交主线桥第一联5x30m连续梁均位于等宽段,梁高为1.8米,顶板宽13.0m(单幅),底板宽7.0m(单幅),两翼板悬臂长度2.394m,悬臂板根部高0.585m,悬臂板端部高0.15m,箱梁跨中腹板厚0.45m。
2现浇箱梁施工总体布置
2.1施工特点
凡搞工程的都知道,软土地基是让人头疼的一件事情,在桥梁的箱梁施工中,现浇箱梁最可怕的就是临时支架出问题,软弱土层可能引起的支架不均匀沉降是一个致命性的难题,所以要千方百计的处理好这个问题。鼓山大桥及接线工程中林浦互通就存在着软土地基,故此施工段的关键就要解决软土地基的处理。
2.2支架结构布置
由于0#台到5#墩之间各跨都为等跨度等截面,故取4#墩-5#墩跨箱梁支架作为检算选例。
钢管支架立杆纵向间距为90cm,横向间距为 2x1200mm+2x600mm +900mm+800mm+900mm +2x300mm +900mm+793mm+900mm +2x600mm +2x1200mm。见图1:
图1箱梁现浇支架横截面图
2.3钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载计算
根据钢管支架立杆所处的位置分为四个受力区。各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载详见表1:
表1各受力区钢管支架立杆所承受钢筋砼自重荷载
根据上表可知,位于空箱梁处的立杆受力最大,间距为90cm,单根钢管承受最大荷载为1.53t。
3地基处理
根据对林浦互通0#-5#墩的地质条件勘测报告查得,此路段地基多为泥质土。该地基土并无足够的承载力,为达到施工要求,须对该泥质土进行以下处理方可施工。承台和墩身施工完成后须将泥质土上的杂填土进行压实,然后铺垫80cm砖渣土,铺设完成后须由振动压路机碾压,纵横各2遍,最后铺设5cm石灰找平,在箱梁下满铺20cm厚桥面板,尺寸分别为3.1m×2m×0.2m和5.6m×2m×0.2m。地基整平碾压后,实验室进行承载力测定,要求处理后的地基承载力达到9t/m2 以上。在钢管搭设之前在桥面板上须再根据钢管的位置设置10cm的方木,方木的接头宜在桥面板的中心处。钢管支架和模板铺设好后,按120%设计荷载进行预压,避免不均匀沉降。地基支架应该具有可靠的排水设施,防止积水浸泡使地基产生局部或整体沉陷。
4模板、支架、枕木等自重及施工荷载计算
本桥箱梁底模、外模均采用δ=12mm厚竹胶板,内模采用δ=30mm厚木板。底模通过纵横向带木支撑在钢管支架顶托上,支架采用Φ48mm×3.5mm钢管,通过底托顶托调整高度,支架底下采用20cm厚桥面板。
4.1底模、外模计算
底模、外模面积共:16.411×30=492.33m2
共重:492.33×0.012×0.85=5.01t
4.2内模计算
内模面积共:16.296×28=456.29m2
共重:456.29×0.03×0.65=8.90t
4.3底模方木计算
箱梁底模上层带木采用100mm×100mm方木(中心间距为20cm横桥向布置) 共重:8.385×0.1×0.1×30×0.65=1.64t
箱梁底模下层带木采用100mm×150mm方木(间距按顺桥向布置)如下:
2x1200mm+2x600mm+3x900mm+2x600mm+3x900mm+2x600mm+2x1200mm。
共重:11×30×0.1×0.15×0.65=3.22t
4.4外模方木计算
外模木肋采用100mm×100mm方木(间距按0.5m横桥向布置)
共重:(30/0.5)×4.116×2×0.1×0.1×0.65=3.21t
4.5内模方木计算
内模木肋采用100mm×100mm方木(间距按0.7m横桥向布置)
共重:(30/0.7)×8.148×0.1×0.1×2×0.65=4.54t
4.6外模带木计算
外模顺桥向带木100×150mm(间距按1.2m顺桥向布置)
共重:6×30×0.1×0.15×0.65=1.76t
4.7鋼管支架计算
①立杆纵横向布置为15x36排 :
立杆净重:(43×11×4.447 + 43×6×6.121)×6.175/1000= 22.74t水平杆步距为1.2m,共3步4层:
水平杆净重:(8x30 + 9x28.2 +37x13.8 + 6x6)x 5x 3.85/1000 =20.03 t
②横向剪刀撑:纵向6跨布置一道,横向5跨布置一道:
横向:5.515×8×12×3.85/1000=2.04t
纵向:6.155×12×3×3.85/1000=0.85t
4.8施工荷载计算
施工荷载按0.25t/m2考虑,以上荷载共计:
5支架受力计算
5.1计算碗扣式钢管的立杆强度
碗扣式钢管立杆容许荷载,查《简明施工计算手册》表8.18(P440),当横杆间距(步距)为125cm时,Φ48×3.5mm对接钢管容许荷载[N]=3.31t。
根据“30m跨箱梁钢管支架施工总体布置图”,位于空箱梁下的钢管所承受的钢筋砼自重荷载最大,P1=1.53t。单根钢管所承受的模板、支架自重以及施工荷载为0.44t/ m2,P2=0.9×0.90×0.44=0.3564t。
单根钢管实际最大受力(考虑受力不均匀系数1.2):
PMax=(1.53+0.3564)×1.2=2.26t<[N]=3.31t
满足钢管强度要求。
5.2纵横向水平钢管承载力
根据施工技术规范,砼倾倒所产生的水平荷载按0.2 t/m2考虑
纵横向水平钢管由于立杆间距<1.05×2m,横向水平杆间距≤1m。满足不需计算的条件,故可不对纵向、横向水平杆进行抗弯强度、抗弯刚度及扣件抗滑移计算。
5.3立杆稳定(脚手架整体稳定)计算
> 属于细长压杆,可用欧拉公式计算,其临界应力为:
满足立杆稳定要求。
5.4底模、分配梁计算
(1) 面板計算
底模采用δ=12mm厚竹胶板,按单向板计算,箱梁空心处的模板受力最不利,按三跨等跨连续梁计算,受力简图如图2所示:
图2面板受力简图
取板宽1cm进行计算,过程如下:
P=1.2×(0.56×2.6)=1.747t/m2
q=Pb=1.747×10×0.01=0.18kN/m。
参照《简明施工计算手册》 江正荣编著 P55中表2-14“三跨等跨连续梁”
查表得Km =0.1f中=0.677
最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×180×0.202=0.72N·m
强度满足要求。
=0.15mm<200/400=0.5mm
变形满足要求。
(2 ) 横桥向100×100木肋计算
木肋横桥向布置,中心间距为300mm,腹板处受力最不利,按三跨等跨连续梁计算,受力简图如图3:
图3横桥木肋受力简图
过程如下:
P=1.2×(2.85×2.6)=8.892t/m2
q=Pb=8.892×10×0.2=17.784kN/m
参照《简明施工计算手册》 江正荣编著 P55中表2-14“三跨等跨连续梁”
查表得Km=0.1f中=0.677
最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×17784×0.32=160.056N·m
强度满足要求。
变形满足要求。
(3) 顺桥向100×150木肋计算q=26.7kN/m
顺桥向100×150木肋,按照图4的钢管支架的间距来布置。
图4 顺桥木肋受力简图
过程如下:
P=1.2×(2.85×2.6)=8.90t/m2
q=Pb=8.90×10×0.3=26.7kN/m
参照《简明施工计算手册》 江正荣编著 P55中表2-14“三跨等跨连续梁”
查表得Km=0.1f中=0.677
最大弯矩Mmax=0.1ql2=0.1×26750×0.92=2166.75N·m
强度满足要求。
变形满足要求。
6结论
地基的承载力、压缩性、稳定性等直接关系到上部结构现浇施工的安全及上部结构的质量。在公路桥梁类似支架地基处理施工中, 由于重视程度不够或者处理方法不当, 造成安全质量事故甚至桥梁垮塌的悲剧时有发生。针对工程区域地质特点和工程特点, 若地基变形过大或者长时间不稳定, 则极易形成安全质量隐患, 发生安全质量事故。因此地基处理的成败是工程上部结构现浇施工成功与否的关键。由于软土地基施工工程的多重特殊性, 施工时应引起高度重视和关注。施工中必须认识在先, 策划在先, 通过精心组织和安排, 重技术管理, 重过程控制,对软土地基的处理不容忽视。
参考文献
[1]江正荣,朱国梁.简明施工计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[2]JTG/T F50-2011,公路桥涵施工技术规范[S].
[3]JTG D62—2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范[S].
作者简介:阳征宴(1985-),男,助理工程师,2008年毕业于重庆大学土木工程专业,工学学士。