２００９年１２月 ＤｅＣ．２００９ ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＩｃＡ Ｔ ＩＣＡＬ ＤＥ ＶＥＬＯＰＭＥＮＴ０Ｆ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ 技术开发土木建筑 上小琏】凡 现浇箱梁墩梁式支架设计与施工 罗建波 （中铁十八局集团五公司，天津３００４５１） 摘要：以武汉至成宁城际铁路许家畈大桥１～９跨采用墩梁式支架法施工现浇箱梁为例，详细介绍了墩梁 式支架的设计计算与施工方法。采用该方法有效地解决了软弱地基区域内满堂支架搭设困难的问题。 关键词：现浇箱梁；墩梁式支架；设计与施工 中图分类号：Ｕ４４５．４６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２００９）２４—０１３５—０３ １工程概况 新建武汉至咸宁城际铁路许家畈特大桥全长４０５．２２ ＩＴＩ，桥梁建筑总宽１２．４８ ｍ。桥跨结构为１２～３２ ｍ后张法 预应力简支梁箱梁，箱梁截面类型为单箱双室。梁长为 ３２．６ Ｉｎ，跨度为３１．１ Ｉｎ，梁中心高为２．５３ １ＴＩ，直线线路中心 处梁高２．５５ １ＴＩ，横桥向支座中心距为５．６ ＩＴ／。梁体砼标号 为Ｃ５０，体积为２６７．８ ｍ ，重量为７ ｌ６．８ｔ。 大桥１～９跨位于水塘中，水深１～３ ｉｎ，淤泥深度 ２—３ ｍ，下为淤泥质粘土（ ０＝８０ ｋＰａ）和粉质粘土 （盯０＝１２０ ｋＰａ）。深４～５．６ ｍ。 ２方案选择 根据以前的施工经验以及该桥的特点，拟采用满堂 支架或墩梁式支架两种施工方案。 ２．１ 满堂支架方案 先对鱼塘进行筑岛围堰，将水抽干，再将梁跨下宽 １５ｍ范围进行挖除淤泥至原状土，然后分层换填片石，分 层碾压，表面用碎石找平碾压后浇注２０ ｃｍ厚Ｃ２０砼垫 层，铺一层１５×１５方木，在方木上再搭设满堂碗扣支架， 支架顶托上设置横向和纵向方木，然后铺设底模、侧模。 此方案占用时间长，费用高，不利于环保，且地基处理的 效果不宜控制。 ２．２墩梁式支架方案 支墩采用钢管桩，两端支墩直接支撑在承台上（超出 承台外侧的两根打入水塘河床中），中问支墩采用在水塘 河床中打设四排钢管桩，共设置６排，间距口５．６～５．７ ｌ＂ＩＩ， 范围０．６ ｍ，两侧２．７ ｍ范围为０．９ ｍ。在纵梁上铺设两层 方木，然后安装底模及外侧模。详见图１，墩梁式支架横 断面布置图；图２，墩梁式支架纵断面布置图。 此方案施工简单、操作容易，能够有效地解决软弱地 基区域内满堂支架搭设困难的问题，支架承载力满足要 求 ３墩梁式支架设计计算 墩梁式支架处荷载分析见表１。 ３．１方木计算 ３．１．１顶部１０ Ｘ １０方木 ①荷载。按最不利情况下计算，腹板处受力最大，腹 作者简介：罗建波（１９８２一），男，四川广元人，大学专科，助理工程师 主要从事高速公路、铁路施工技术工作。 ｊ１ ｆＬ ／／ 一—ｆ 一。 一 Ｌ一。 ｉ × — ｒ ３ ｘ９ ＪＩ Ｉ 水面 ｊ ＿ ＿ ： —／ ｌｌ Ｉ ｒ ／ ｆ ｌ ＼／／、、 、／ 、 ／ｔ＜Ｃ ／ ＼ ，・ ｆ ’ ２９０ ２＿ ８０ ２一 ８０ ２－● ９０ ’－● 。 ｌ 图Ｉ墩梁式支架横断面布置图 ３ Ｏ 图２墩粱式支架纵断面布置图 表ｌ墩梁式支架箱梁荷载分析表 梁重（ｔ） 侧模重量（ｔ） 底模及方木１５ Ｘ ２０方木（ｔ） ｉ０Ｘ ｉ０方木（ｔ） 竹胶板（ｔ） 内模重量 竹胶板（ｔ） １０Ｘ ５方木（ｔ） ｉ０ｘ ｉＯ方木（ｔ） 中４８ ｘ ３钢管（ｔ） 合计（ｔ） 支架顶部工字钢纵梁Ｉ３６ａ（ｔ） 合计（ｔ） 支架顶部工字钢横梁Ｉ３６ａ（ｔ） ［１４剪刀撑（ｔ） 合计（ｔ） 中６３０ ｘ １０钢管桩（ｔ） 合计（ｔ） １３５ 土木建筑 企业技术开发 ２００９年１２月 板处梁高ｈ＝２．５ ｍ，方木间距ｂ＝３０ ｅｍ，钢筋砼容重 位移分别如图３、图４、图５所示。 ２６ｋＮ／ｉｎ ，ｑｌ＝ ×ｂ×ｈ＝１９．５ ｋＮ／ｍ，施工荷载ｑ ：３ ｑ＝２４．５ＮＫ／ｍ ＝ｋＮ／ｍ。，砼冲击荷载ｑ３＝３ ｋＮ／ｍ。，ｑ＝１．２×ｑ ＋１．４× （ｑ ＋ｑ ）＝１．２×１９．５＋１．４×（３×０．３＋３×０．３）＝２５．９ ｋＮ／ｍ ②力学模型。方木放在间距为６０ｃｍ的１５ Ｘ ２０方木 上，按单跨简支梁计算。跨度１＝０．６ｍ。 ③方木截面及材料性质。 Ｉ木：ｂｈ３／１２＝０．１×０．１３／１２＝８．３３×１０ ｍ Ｗ木＝ｂｈ￣６＝０．１×０．１２／６＝１．６７ Ｘ １０ Ｅ：６３００ Ｎ／ｍｍ２ ④应力及变形计算。 Ｍ中＝ｑ１￣８＝２５．９×１０ ×０．６２／８＝１ １６５．５ Ｎ．ｍ Ｍ中／Ｗ木＝７Ｎ／ｍｍ ＜１１ Ｎ／ｍｍ （强度合格） ｆ－５ｑｌ４／（３８４ＥＩ）＝５×２５９００ Ｘ ０．６４／（３８４ Ｘ ６３００×１０ Ｘ ８，３３ ｘ １０ 图５位移图 ＝０．０００８ Ｉｎ＝０．８ ｍｍ＜（１／４ｏｏ）×６００＝１．５ ｉｉｌｍ ｆ刚度合 格１ ３．３横向工字钢计算 横向工字钢上的荷载按均布荷载考虑，由墩梁式支 架箱梁荷载分析表查得：横梁以上荷载为８ ４００ ｋＮ，分配 ３．１．２顶部１５×２０方木 ５ ｍ跨度上的重量为８ ４００ ｋＮ×（２９．５／３２．６） ①荷载。按最不利情况下计算，腹板处受力最大，腹 在中部２９．板处梁高ｈ＝２．５ ｍ，方木跨度ｂ＝６０ｅｍ，方木间距为６０ｅｒａ， ＝７６００ ｋＮ由于纵向分为５跨，每跨承担箱梁总重的１／５， ２ ｍ分配在中间每榀排架 钢筋砼容重 ＝２６ ｋＮ／ｍ ，ｑｌ＝ ×ｂ×ｈ＝２６×０．６ ｘ 横向工字钢的受力长度为１２．ｑ ＝７６００ Ｘ ０．２／１２．２＝１２４．６ ｋＮ／ｍ。工字钢 ２．５＝３９ ｋＮ／Ｉｌｌ，施工荷载ｑ ＝３ ｋｎ／ｎｌ ，砼冲击荷载ｑ３＿３ 上的均布荷载为：ｋＮ／ｍ ，ｑ＝１．２ ×ｑｌ＋１．４ ×（ｑ ＋ｑ ）＝１．２ Ｘ ３９＋１．４ ×（３ × 自重ｑ ＝１．２ ｋＮ／ＴＥｌ，施工荷载ｑ＝ｌ＝３ ｋＮ／ＩＴＩ ，砼冲击荷载 ０．６＋３ Ｘ ０．６）＝５１．８ ｋＮ／ＩＩ１ ｑ４＝３ ｋ Ｎ／ｍ ．ｑ＝ｑｌ＋ｑｚ＋ｑ３＋ｑ４＝１２４．６＋１．２＋３×５．６＋３ Ｘ ５．６＝１５９．４ ｋＮ／ｍ 一②力学模型。方木放在间距为６０ ｅｍ的碗扣支架立 杆上，将方木按１跨简支粱计算。跨度１＝０．６ ｍ。 ③方木截面及材料性质。 Ｉ木＝ｂｈ３／１２＝０．１５ Ｘ ０．２３／１２＝１ Ｘ １０ ｍ Ｗ木＝ｂｈ２／６＝０．１５ Ｘ ０．２２／６＝１×１０ ＩＴＩ Ｅ＝６３００ Ｎ／ｍｍ 榀排架设置２根Ｉ３６ａ工字钢，将其截面性质、荷 载条件以及结构形式输入软件计算得： Ｍｍａｘ＝１４０．９３ｋＮ １ＴＩ Ｑｍａｘ＝２７９．７３ ｋＮ ｆｍａｘ＝１ ｌＴｌｍ ｍａｘ＝Ｍｍａｘ／Ｗ＝６４．６ ＭＰａ＜［盯］＝１４０ ＭＰａ；（１２× Ｉ３６ａ：Ｗ＝１３１９．４ｅｒａ３） ④计算。 Ｍ中＝ｑ１￣８＝５１．８×１０３×０．６２／８＝２ ３３１ Ｎ．ｍ Ｔ＝Ｑｍａｘ×Ｓ／（Ｉ×ｔ）＝４５．１ ＭＰａ＜［ｆ］＝８５ ＭＰａ； （２×Ｉ３６ａ：Ｓ＝１０１７．６ ｃｍ’Ｉ＝３１５９２ｃｍ４ｔ：３１．６ｍｍ） Ｍ中／Ｗ木：２．３３ Ｎ／ｍｍ ＜１１ Ｎ／ａｒｍ ｆ强度合格） ｆ＝５ｑｌ￣（３８４ＥＩ）＝５ Ｘ ５１．８×１０３×０．６４／（３８４ Ｘ ６３００ Ｘ １０６×１ Ｘ １０ １ ＝受力及变形满足要求荷载分布、弯矩、剪力、位移分 别如图６、图７、图８、图９所示。 ０．０ ００１ ｍ＝０．１ ｍｍ＜（１／４００）Ｘ ６００＝１．５ Ｉｉｌｍ ｆ刚度合 格１ ３．２纵向工字钢计算 箱梁底板处工字钢受力最大，经过对箱梁截面进行 分析，底板处承担箱梁和模板重量的８５％，共有１２根长 图６荷载分布图 度为２９．５ ｍ的工字钢参与底板处受力。工字钢间距为 ０．６ ｉｎ，箱梁重量为７１６８ＫＮ，单根纵向工字钢受力为 ｑ１＝７１６８×０．８５／（１２ Ｘ ３２．６）＝１５．６ ｋＮ／ｒｎ，纵梁自重ｑｚ＝０．６ 图７弯矩图 ｋＮ／ｍ，施工荷载ｑ ３ ｋＮ／ｒｒｌ ，砼冲击荷载ｑ４＝３ ｋＮ／ｍ ， ｑ＝１．２×（ｑ】 ｑ２）＋１．４×（ｑ３＋ｑ４）＝１．２×（１５．６＋０．６）＋１．４× （３ Ｘ ０．６＋３×０．６）＝２４．５ ｋＮ／ｍ 图８剪力图 将荷载、结构形式和Ｉ３６ａ的截面性质输入软件计算 得： Ｍｍａｘ＝８０．４９ ｋＮ ｍ ｆｍａｘ＝５ ｍｍ 图９位移图 盯ｍａｘ＝Ｍｍａｘ／Ｗ＝９１．７ ＭＰａ＜［ ］＝１４０ ＭＰａ，受力 及变形满足要求。（Ｉ３６ａ：Ｗ＝６５９．７ｃｍ３）荷载分布、弯矩、 １３６ 第２８卷 罗建波：现浇箱梁墩梁式支架设计与施工 土木建筑 ４．３支架预压试验 ３．４钢管桩受力计算 由横梁剪力图差得，单根钢管桩最大受力为 考虑梁体自重、地面及排架下沉及支架的弹性和非 ２４２．８７＋２７９．７３：５２－３ ｔ，加上单根钢管桩重量合计为 弹性变形等因素影响，需对箱梁支架进行预压。 Ｎ＝５５．１ ｔ，由计算手册上查得硬塑状粘土的摩阻力为 深度Ｌ＝２ Ｘ ５５．Ｉｔ／（０。９３×３．１４×０。６３ ｍ×６６ ｋＰａ）＝９ １ＴＩ。 预压采用在支架顶面堆码砂袋的方式，砂袋的重量 布相同。砂袋应逐袋称量，要设专人称量、专人记录；称量 好的砂袋一旦到位就必须采用防水措施，要准备好防雨 ６６ｋｐａ， ＝０．９３，安全系数按ｎ＝２考虑，则需打入粘土层的 须达到施工荷载的１．２倍，荷载分布与箱梁施工荷载分 实际施工时，为了保证安全，钢管桩需打入岩层。 钢管桩设计长度为１８ ｍ，打人持力层９ ｍ，外露９ｍ，一 布。加载时，派专人观察支架变化情况，一旦发现异常，立 端按铰接，一端按固结计算， ＝０．７，回转半径ｉ＿０．２２３， 即进行补救。加载应分级进行，并及时进行测量、观测，加 长细比入＝ ｌ／ｉ＝０．７×９／０．２２３＝２８，承台处立管长 载的顺序应尽量接近于浇筑砼的顺序，不可随意堆放。卸 度为８ ｍ，两端按铰接计算， ＝１，长细比 ＝ ｌ／ｉ＝ ｌ×８／０．２２３＝３６，查表得 ＝０．９１４，Ａｍ＝０．０２３７ ｍ Ｎ／Ａｍ＝２３．２ ＭＰａ＜ ［叮］＝１２８Ｍｐａ，满足要求。 ４ 施工要点 ４．１插打钢管桩 插打钢管桩作业，采用９０型震动锤，将￣ｂ６３０钢管 在设计位置打入，为满足承载力的要求，钢管桩必须置于 基岩上，且单桩承载力必须达到５０ ｔ及以上，并逐根进行 单桩承载力验证。利用纵横向联系加强其整体性。施工时 严格控制垂直度和打入位置满足要求。钢管桩单根长度 为１８ ｍ，施工时分两个步骤，第一步将１２ｍ定尺钢管通 过震动锤打人河床，第二步将剩余长度钢管通过焊接的 方式接长，钢管桩接长时需注意两根钢管轴线需保证在 同一条直线上，不得出现弯折，同时必须保证接头处的焊 接质量，采用加焊节点板的方式加强。为保证排架的稳定 性，钢管桩横向通过剪刀撑连接，剪刀撑采用１４号槽钢。 ４．２顶部底模及侧模平台搭设 钢管桩施工完毕后，在钢管顶部横向开口，铺设横向 工字钢梁，横梁采用双根Ｉ３６ａ，工字钢和钢管连接处受力 较大，在工字钢底和钢管侧壁间焊接厚度为２ｃｍ的钢板 加强。横梁铺设完毕后，在横梁顶部铺设纵向分配梁，纵 向分配梁采用Ｉ３６ａ，纵向分配梁在箱梁底板处间距为 ６０ｃｍ，在翼板处间距为９０ ｃｍ，单孔梁共铺设２０根纵向 梁，纵梁长度在墩身之间长度为２９．５ ｍ，在墩身两侧为 ３２．７ ｍ，工字钢之间连接采用两侧包焊钢板的方式，纵向 梁和横梁之间电焊连接，纵向工字钢之间设置横向连接 载也应分级进行并测量，对以上测量过程作详细记录。 测点布设：每跨纵桥向设９个断面（即振动打入的钢 管桩支点处和工字钢跨中的位置）支点处每个断面设４ 个测点，上下各２个，上部２个点设在底模板左右侧，下 部２个点设在垂直对应的钢管桩底部。跨中位置每个断 面设２个测点，设在底模板左右侧。对各测量点进行编 号，以便预压时进行对比观测，控制模板立模标高。 在支架搭设完毕后、加载前测量各点标高，按照总荷 载值的５０％、１００％和１２０％分三级进行加载，第一级预 压后观测４ ｈ，第二级预压后观测６ ｈ，第三级预压后观测 ２４ ｈ，每级观测结束测量竖向及横向变形值。根据获取的 数据绘制弹性和非弹性变形曲线，用以计算模板标高调 整时的预留值。预应力混凝土简支箱梁根据跨度、混凝土 收缩徐变以及预计二期荷载等因素，确定施工沉落量和 施工预拱度（包括设计预拱度和弹性变形值），必须严格 按计算好的数据控制好各部支架的标高，确保预拱度符 合要求。由于钢结构非弹性变形很小，我单位拟对墩梁式 支架预压一跨，用以指导其他梁跨的施工。 ５结语 许家畈大桥１～９跨现浇梁处在鱼塘淤泥软基区域 内，采用墩梁式支架进行现浇梁施工，解决了地基承载力 不足，软基处理、满堂支架搭设困难的问题，实践证明采 用墩梁式支架现浇箱梁方案是成功的。此方案施工简单、 操作容易、施工质量能够得到保证，值得推广。 参考文献： 钢筋增加其稳定性。 １】公路工程总公司．公路施工手册（桥涵）［Ｍ】．北京：人民交通 纵向分配梁顶部为横向方木，横向方木截面为 【出版社，２０００． １５ｃｍ×２０ ｃｍ，横向方木顶铺设纵向方木，纵向方木截面 为１０ ｃｍ×１０ ｃｍ，两层方木之问设置木楔，用于调整模板 【２】周水兴，何兆益，邹毅松．路桥施工计算手册［Ｍ］．北京：人民 交通出版社，２００６． 标高，纵向方木顶部为侧模支架和底模板，侧模和底模为 厚度１２ｍｍ的高强竹胶板。 １３７