利用废旧轨枕模型板搭设现浇箱梁满堂支架基础

陈 涛

(中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川 成都 610091)

利用废旧轨枕模型板搭设现浇箱梁满堂支架基础

陈 涛

(中铁二十三局集团第四工程有限公司，四川 成都 610091)

通过钢管桩、横梁体系以及轨枕模型板体系，搭设现浇梁满堂架基础，经计算分析，指出该支架体系有很好的安全性，预压位移变形值较小，具有很好的工程借鉴价值。

轨枕模型板，现浇梁，满堂支架，安全性

1 工程概况

荆江分蓄洪区特大桥第55联左幅(30 m+40 m+2×25 m)为现浇连续箱梁，即210号墩～214号墩，其中第212跨(40 m跨)跨越曾黄线公路及路边一条12 m宽的水渠,如图1，图2所示。左幅箱梁顶宽12.75 m，梁底宽7.75 m，结构形式为双箱类型，梁体总高度为2.3 m，箱梁内部高度为1.83 m，箱梁的底板厚度达0.22 m，梁体的腹板宽度为0.6 m，箱室的顶板厚度达0.25 m，梁体采用高标号的C50混凝土，混凝土的总方量约1 160 m3。

在水沟中做2个桥台、1排螺旋管的2×6 m两跨连续梁，螺旋管1排4根(翼缘板下各1根，底板下2根)，管桩之间加焊剪刀斜拉撑，保证其稳定性。管桩顶横向铺设双拼工字钢(Ⅰ32b)作为横梁，纵向采用轨枕模具型钢组合板(轨枕模型板，如图3所示)和Ⅰ32型钢作为分配梁，然后再在轨枕模型板和型钢上搭设满堂支架。

2 满堂支架搭设

第55联左幅的施工方式为四跨连续箱梁整体现浇，并且采用碗扣式满堂支架作为主支撑结构，满堂钢管支架的布局根据计算书确定，支架底部铺垫10 cm×5 cm厚的木板，顶部采用顶托、底部采用底托，以调节整体支架系统结构的标高。碗扣钢管支撑的外径为4.8 cm，而壁厚达0.35 cm，钢管的内径为4.1 cm。考虑到墩柱的位置受力较大，从而在墩柱的沿里程方向排设纵向间距为0.6 m，共12排的钢管支架，而在桥跨的一般位置处，设置90 cm的纵向间距；对于横桥向的钢管步距，在底板投影面积范围内设置60 cm的钢管步距，翼缘板底为90 cm，纵横水平杆步距60 cm。剪刀撑设置为横向间距4.8 m和纵向间距5.4 m，以增加支架整体稳定性。

为了整体支架的稳定性，应布设一定数量的横向、纵向扫地杆，在距地面20 cm的水平层内设置直角扣件式的扫地杆，扫地杆与主支撑立杆通过直角扣件紧固，纵、横向扫地杆也通过扣件紧固。

顶托标高调整完毕后，在其上安放Ⅰ12a主承重横梁，承重横梁的长度应与桥面的宽度相对应，考虑到施工操作平台，一般情况下，横梁需比桥面每边的宽度超出50 cm左右，从而方便施工操作以及施工人员的通行。在横梁上间距每隔30 cm(梁端及腹板下25 cm)安放8 cm×10 cm的主纵梁方木，设置纵梁及横梁时，需将顺桥向的纵梁方木与横桥向的主承重横梁的接头相互拉开一定的间距，同时，应注意避免邻近的方木横梁的接头设置在同一个截面上。

3 碗口式脚手架的受力计算

3.1 荷载计算

基于最不利荷载效应的考虑，取箱梁端部的最大截面积为相应的内力控制断面，考虑到支架系统需具备一定的安全富余，此处设置相应的安全富余系数r=1.2，在计算底模板的承重荷载时，需考虑整体的混凝土荷载：

因此混凝土的R1=h·r·ρ=1.2×2.3×26 kN/m2=71.8 kN/m2；施工过程中的活荷载：R2=2.5 kN/m2；由于振捣混凝土过程中产生的活荷载：R3=2.0 kN/m2；梁体的内模板：取R4=1.5 kN/m2；竹胶板的荷载考虑：R5=0.1 kN/m2；承重方木：R6=7.5 kN/m2。

主、纵梁受力简图见图4。

3.2 纵梁的受力承重计算复核

主纵梁方面的截面尺寸为：8 cm×10 cm，考虑计算跨度为60 cm，而横梁之间的间距(考虑中对中)为25 cm。

因此，纵梁方木的截面系数如下：

抵抗矩为：W方木=b·h2÷6=0.08×0.12÷6=1.34×10-4m3。

惯性矩为：I方木=b·h3÷12=0.08×0.13÷12=6.66×10-6m4。

而作用在横梁上的等效均布荷载为：

Q方木=(R1+F2+F3+F4+F5)×0.25=77.9×0.25=19.48 kN/m。

相应纵梁跨中的最大正弯矩为：M=Q·L2÷8=19.48×0.62/8=0.88 kN·m。

根据规范，落叶松的容许抗弯强度应力[Q1]=14.5 MPa，并且落叶松的杨氏模量E=11×103MPa。

因此：

1)方木纵梁的抗弯应力为：σ方木=M÷W方木=(0.88×103)÷(1.34×10-4)=6.6 MPa<[Q1]=14.5 MPa，从而，方木纵梁的抗弯应力满足受力要求。

2)方木纵梁的挠度计算：f方木=(5Q方木·L4)÷(384EI方木)=(5×19.48×103×0.64)÷(384×11×109×6.66×10-6)=1.24 mm<(L÷400)=1.5 mm，从而，纵梁的挠度也符合要求。

综上所示，纵梁的应力强度及挠度符合要求。

3.3 主横梁的强度计算

取梁端95 cm实心段做简算，偏安全考虑，把实心段平均作用在两根Ⅰ12.6工字钢横梁上。因纵梁(方木)间距为25 cm放在横梁(工字钢)上，且纵梁下为60 cm一道的支架，箱梁底板宽775 cm，所以简化横梁为13等跨均布荷载连续梁。

工字钢Ⅰ12a主承重横梁的截面系数如下：

截面抵抗矩为：W工字钢=77×10-6m3，截面惯性矩为：I工字钢=488×10-8m4。

从而，混凝土作用在横梁上的均布荷载应为：

R0=0.95×7.75×2.3×26÷2÷7.75=28.405 kN/m。

工字钢自重荷载R7=(32×0.95÷2)×0.08×0.1×7.5÷7.8=0.12 kN/m。

其中，0.95 m为实心段长度；7.75 m为底板宽度；2.3 m为梁高；2为横梁数量。

作用在纵梁上的均布荷载为：

Q工字钢=R0+(R2+R3+R4+R5)×0.95÷2+R7=28.405+6.1×0.95÷2+0.12=32.53 kN/m。

通过“结构求解器计算软件”，求解如下的超静定结构，可以求得跨中最大弯矩：M=1.24 kN·m。

工字钢的容许抗弯容许应力为：[Q2]=215 MPa，并且，杨氏模量E=210×109MPa。

1)工字钢横梁的弯拉应力：σ工字钢=M/W工字钢=1.24×103/77×10-6=16.0 MPa<[Q2]=215 MPa。

因此，工字钢横梁的抗弯正应力符合要求。

2)通过“结构求解器软件”，可以求出横梁挠度为：f工字钢=0.03 mm<600/400=1.5 mm。

横梁弯拉应力满足要求。

3.4 轨枕模型板承载力计算

取腹板下的轨枕模型板做计算，7个轨枕模型板长13.4 m，简化成12 m等跨连续梁，承受底板下12 m的混凝土的重量。

截面抵抗矩：W轨枕=1 987.6 cm3，截面惯性矩：I轨枕=31 801.7 cm4；截面面积：A轨枕=270.2 cm2。

混凝土施加在轨枕模型板上承担的均布荷载为：

q1=7.02×12 m3×26 kN/m3÷7÷12 m=23.18 kN/m。

方木荷载：q2=28×12×0.08×0.1 m3×7.5 kN/m3÷12 m÷7=0.24 kN/m。

支架杆件荷载：q3=(210×10×0.06+4 712×0.04)÷7÷12=3.74 kN/m。

作用在纵梁上的均布荷载为：

q=q1+(R2+R3+R4+R5)×7.75÷7+q2+q3=23.18+6.1×7.75÷7+0.24+3.74=33.9 kN/m。

轨枕模型板最大弯矩：M=101.8 kN·m。

因此：

1)轨枕模型板的抗弯正应力为：σ轨枕=M/W=101.8×103/1 987.6×10-6=51.2 MPa<[Q3]=210 MPa。

横梁弯拉应力满足要求。

2)工字钢横梁的挠度为：f轨枕=1.7 mm<6 000/400=15 mm。

综上所示，横梁的强度及挠度经计算复核，均满足规范要求。

4 结语

用混凝土块加载，加载顺序按混凝土浇筑的顺序进行，加载时分三次进行，每次的重量为总重的80%，100%，120%，每次加载完成后，前两级稳定2 h并观测后进行加载，最后加载完观测下沉量趋于稳定(观测24 h观测值不大于2 mm)。现场实测的变形为1.4 mm，远小于规范值。

本次设计除了能够很好地满足施工安全性要求外，充分利用废旧的轨枕模型板搭设支架门洞，达到了一定的经济性。

[1] 陈祝年.焊接工程师手册[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2] 范立础.桥梁工程(上册)[M].北京：人民交通出版社，2001.

Discussion on cast-in-situ scaffold support foundation erection with waste sleeper mould plate

Chen Tao

(ChinaRailway23rdBureauGroup4thEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610091,China)

The paper erects cast-in-situ scaffold support foundation through steel-pipe pile, horizontal beam system and sleeper mould plate system. Through calculation and analysis, it points out that: the support system has good security. In addition, its preloading displacement value is smaller. Therefore, it has great engineering guiding value.

sleeper mould plate, cast-in-situ beam, scaffold support, safety

2015-03-03

陈 涛(1981- )，男,工程师

1009-6825(2015)14-0175-02

U445

A