工字钢支架技术在现浇连续箱梁施工中的应用

陈雨

摘要：本篇结合阿扎铁路跨绥满高速公路大桥现浇连续箱梁的施工过程，对现浇连续箱梁的跨越段工字钢支架技术要点进行阐述。

关键词 ：现浇连续箱梁；工字钢支架技术

中图分类号：K928.78 文献标识码：A文章编号：

现浇连续箱梁具有整体性好、耐久性强等优点，在许多立交桥工程中愈来愈多的被采用，而这种结构型式要求的整体现浇施工工艺对施工技术提出了更高的要求，尤其是跨越段的施工更是其中的重点，难点。下面结合新建扎阿铁路II标跨绥满高速公路大桥的施工过程对现浇连续箱梁的跨越段工字钢技术要点阐述如下：

1工程简介

本桥为扎兰屯至阿荣旗铁路新建工程，MDK0+247.60（40+64+40）m预应力混凝土连续箱梁 跨绥满高速公路大桥。桥梁采用预应力钢筋混凝土连续箱梁结构，跨度为(40+64+40)m，跨中梁高3.0m，支点处梁高5.0m。跨绥满高速公路采用6m+6m+6+6mm钢管柱+工字钢门架，作为施工期间车辆通行的通道。

2工字钢支架布置

2.1工字钢支架布置

跨绥满高速公路顺桥梁方向现浇段长度28.0m，钢管柱支架顺桥向布置为6.0m+6.0m+6.0m+6.0m。

横桥向共布置21道I45c工字钢，横向布置为：（2*0.8+4*0.3+0.45+6*0.6+0.45+4*0.3+2*0.8）m。其中单侧腹板处布置4.5根，间距0.3m，单侧底板下布置4根，间距0.6m，单侧翼缘板布置2根，间距0.8m。

2.2布置示意图

工字钢支架立面如下（单位：cm）：

各柱顶横向布置图如下（单位：cm）

3荷载计算参数

3.1钢筋混凝土按2600kg/m3计算；

3.2模板体系荷载按规范规定：P2=4.5kPa 3.3砼施工倾倒荷载按规范规定：P3=4.0 kPa

3.4砼施工振捣荷载按规范规定： P4=2.0kPa 3.5施工机具人员荷载按规范规定：P5=2.5kPa

4荷载组合

4.1按概率极限承载力计算即Sd(rgG;rqΣQ)=1.2SG+1.4 SQ 式中SQ：基本可变荷载产生的力学效应SG：永久荷载中结构重力产生的效应Sd：荷载效应函数 rg ：永久荷载结构重力的安全系数 rq：基本可变荷载的安全系数 强度满足的条件为：Sd(rgG;rqΣQ)≤rbRd 式中rb：结构工作条件系数 Rd：结构抗力系数

4.2工字钢线形荷载计算

按照图纸划分的梁单元截面编号及工字钢横向布置，分别计算各个截面处的工字钢线性荷载。

模型加载时按照图纸划分的梁单元节段分别加载均布荷载。

根据计算得：翼缘板线性荷载：24.59 kN/m；

腹板荷载按照27.74~21.78kN/m；

底板荷载按照27.99kN/m；

4.3支架空间有限元计算：

4.3.1进行有限元计算。

荷载输入：按照每根纵梁计算的荷载结果在模型中对单独纵梁加载均布荷载。

4.3.2计算软件采用Midas civil 2010。

4.3.3材料：所有钢材均采用Q235。

4.3.4各种杆件规格：

钢管桩：采用Φ529，壁厚8mm钢管；

横梁：采用三排32C工字钢；

纵梁：采用45C工字钢；

剪力撑：C25槽钢；

4.3.5边界条件

钢管柱与基础采用固结形式连接；

横梁与钢管之间采用竖向固结连接；

纵梁与横梁之间采用弹性连接；

4.4支架空间有限元计算结果分析：

4.4.1支点反力

根据结构受力特性及计算结果分析，仅竖向力控制结构受力特性。

4.4.2节点位移

经计算,最大竖向位移为0.6521cm<600/400=1.500cm

工字钢纵梁竖向位移计算满足施工规范要求。

经计算,最大位移为0.4941cm<300/400=0.75cm

工字钢横梁竖向位移计算满足施工规范要求。

管柱位移经计算

X方向位移为0.00mm；

Y方向位移为0.00mm；

Z方向位移为3.177mm；

钢管柱的位移不作为控制钢管柱受力的指标，钢管柱位移较小不控制。

剪力撑经计算

X方向位移为0.00mm；

Y方向位移为0.00mm；

Z方向位移为2.21mm；

剪力撑的位移能满足施工规范的要求。

4.4.3单元应力

a 45C工字钢纵梁应力

经计算,最大压应力为62.6MPa<215MPa，最大拉应力62.6MPa <215 MPa

工字钢应力计算满足要求。

B 3根32C工字钢横梁应力

经计算,最大压应力为1422.2MPa<215 MPa，最大拉应力39.0MPa <215 MPa

工字钢横梁应力计算满足要求。

C 钢管桩应力

经计算,最大压应力为133.7MPa<215 MPa，无拉应力。

钢管柱应力计算满足要求。

d剪力撑应力

经计算,最大压应力为58.9MPa<215 MPa，最大拉应力41.0MPa <215 MPa。

剪力撑应力计算满足要求。

经计算分析，支架结构中各杆件在设计荷载状况下工作状况较好，应力、位移等强度及刚度指标均能满足相关规范要求。

5 稳定验算

对于本次支架计算仅验算钢管桩的受压稳定性（整体），其他构件不会发生压杆失稳。均不需要验算。

5.1屈服强度计算

已知钢管桩采用Φ529，壁厚8mm钢管；

Ix=44439.12cm4，

杆件长度见下表；

其结构形式为一端固定一端铰支μ=0.7

E=2.06*105N/mm2

则屈服强度Pcr=π2E I/（μl0）2=5675.27kN>1239kN

5.2稳定验算

钢管柱稳定计算表

Ix=44439.12cm4；ix=18.422cm；

长度附加系数值取μ=0.7，杆件长度为5.70 m；

轴心受压构件的稳定系数ψ=0.977

N/(ψA)=σ/ψ=70.71 MPa<215 MPa

经计算稳定性符合要求。

6基础设置

经过计算后钢管柱支点反力较大，靠近中央分隔带两个钢管柱基础采用200cm*150cm条形基础，其他基础采用150cm*100cm条形基础。

7 支架预压

7.1支架检查

支架搭设完成后采用超载预压工艺，对支架平面位置、顶面高程及预拱度等进行全面复核，并对支架安装的牢固、整体及安全性进行全面检查、验收，检查支架搭设、安装、受力的整体性、均匀性，保证支架的整体强度和刚度，确保支架在施工过程中的安全可靠，具体检查项目及内容为：

7.1.1支架搭设是否按要求的平面尺寸，各杆件尺寸及间距是否按设计要求；

7.1.2支架与桥墩连接是否坚实、牢固，保证支架及各杆件受力的整体均匀性；

7.1.3支架各杆件数否联接牢固，斜杆是否按要求进行设置并连接锁定；

7.1.4支架顶纵向、横向工字钢及模板之间密贴并连接为整体；

7.1.5支架周围隔离、警戒措施是否齐备，施工专用上下通道及安全、防落网必须设置完全，保证施工安全无事故；

7.1.6支架周围、上下通道及支架顶是否齐全、完善、规范，要确保夜间施工安全；

7.1.7现场施工人员接受安全教育并通过考核。

7.2支架预压

支架安装检查合格后即进行预压。

支架预压的主要目的是为了验证计算并分析确定支架的弹性变形和非弹性变形，以根据设计高程准确定出箱梁底模的施工高程及预拱度，确保箱梁施工完成后的底、顶高程和线性符合设计要求，并检查支架压缩量和支架的受力强度、刚度以及均匀性、整体性、安全性。

考虑施工安全及设计要求，支架预压荷载采用箱梁荷载的1.2倍。支架预压可采用砂袋、钢筋等，但必须对称、均匀加载。

支架平面位置、底面高程及拟定的预拱度检验校核无误后，在支架顶设置沉降观测点，观测直线段点每5米设置一点，并对该点的位置、高程做，作好记录。

支架预压遵循整体、均匀受力的原则，即预加荷载时整体、均匀、分层进行叠加，严禁从支架一端开始堆高，加载，防止支架偏心受压，造成支架变形甚至支架倒塌的安全事故。

支架预压开始后即进行沉降观测，每天、每一层都必须认真观测，并作好详细记录。预加荷载完毕后，还应继续观测，直到支架停止沉降和变形。一般要求预压时间为2～3d。

确定支支架止沉降后，即可先进行卸载箱梁自重的50%。卸载时还应继续进行观测，直

至卸载完成。最后卸载全部荷载，并对支架的标高变化全面观测，做好记录。

整理观测记录，计算、分析观测结果，确定支架的弹性变形和非弹性变形，根据实验数值，加设支架预拱度，对箱梁底高程进行修正、调整，检查无误后，即进入下一步工序。

小结：

以上是在进行跨绥满现浇梁施工时对跨越段工字钢支架技术做的一些总结，现浇梁施工成败的关键在于支架的搭设、预压。跨越段的施工更是关系着整个桥的质量及立交安全,只有认真计算,细心测量,精心施工才能保证各项工作的顺利开展。

【参考文献】

(1)《扎阿铁路工程MDK0+247.60（40+64+40）m预应力混凝土连续箱梁 跨绥满高速公路大桥》施工图；

(2)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)；

(3)《铁路桥涵施工规范》(TB10203-2002/J162-2002)；

(4)《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)；

(5)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；

(6)《钢结构设计规范》(GB50017-2003)；

(7)《装配式公路钢桥 多用途使用手册》；