互通立体交叉工程现浇曲线箱梁支架设计与计算

互通立体交叉工程现浇曲线箱梁支架的设计与施工

摘  要:结合工程实践,介绍了互通立体交叉工程的现浇曲线箱梁WDJ碗扣型支架设计方法及支架搭设的施工质量控制措施.实践证明以折线代替曲线进行支架布置方法是合理的,最终成桥相邻两块混凝土表面高差均小于2mm 。

关键词：互通立体交叉；桥梁工程；曲线箱梁；支架设计；施工控制

中图分类号：             文献标识码：B

英文翻译

1工程概况

EK0+324匝道桥位于红五星互通交通工程E匝道内，红五星互通交通工程是辽源市的出口重要交通枢纽，标段为第H04合同段，现以EK0+324匝道大桥为例，介绍互通立体交叉工程现浇曲线箱梁支架的设计与施工，全桥共4孔，长111米，桥梁孔径布置24+2*28+24米，上部为现浇预应力连续箱梁，全桥一联浇筑张拉，该联位于A1＝150米和A2＝115米的缓和曲线中，连续箱梁为单箱单室斜腹板截面，梁高1.4米，悬臂长2米，斜腹板板厚0.5米跨中、0.8米支点附近，底宽3.9米，顶宽8.5米。

2 支架设计与验算

2.1施工方案选择

鉴于桥位地势较平坦，本桥采用满布式WDJ碗扣型支架作为模板支撑体系。根据以往施工实践，结合预应力钢筋混凝土箱梁的截面尺寸，选择如下支架施工方案。

2.1.1基础处理

由于现浇曲线箱梁在施工过程中荷载较大，对支架基底承载力要求较高，施工中采用60cm山砂填筑进行基础处理。

2.1.2 支架的布置

（1）支架平面布置：曲线箱梁布置时，以折线代替设计曲线故支架由若干折线组成，折线间用扣件钢管连接。折线长度需保证该段折线与设计曲线所形成的平面弧的矢高f<3cm，经计算每段折线长度取5m。

（2）碗扣型支架立杆纵向间距为90cm,横向间距为90cm，箱梁翼板横向间距为90cm,横杆步距为90cm，碗扣型支架立杆底部采用可调底座,并垫30*500*5cm的木跳板。为便于调节支架顶部高度和卸架，防止立杆顶部出现偏心受压而降低立杆的承载能力，在立杆顶端设可调托撑，使立杆成为典型的轴心受压杆件，从而增加单杆的承载能力，托撑上设纵、横向分布的方木，尺寸为10*10、6*9cm。

（3）考虑到支架的整体稳定性，在纵向沿着3个腹板设通长剪刀撑1道，横向每隔3跨布置剪刀撑2道。为便于调节高度，每根立杆顶部配可调顶托，可调范围为30cm。根据施工区处理后的地面高程与梁底高程，采用LG-240、LG-120、LG-120、LG-90、和LG-60等规格的杆件进行支架的组合安装。

2．2  WDJ碗扣型支架设计和验算

    计算中跨28m为例，可通用全桥，对WDJ碗扣型支架的设计和验算进行分析。

（1）1支架设计参数：钢管容许轴向应力[σo]=215Mpa,容许长线比[λ]=150,山砂容许承载力[σo]=800*0.4=320kPa(山砂应碾压为密实程度)，钢筋混凝土容重取26kN/m3,底座容许力[Pd]=40kN。

（2）荷载计算

①模板自重：a=0.917kN/m2,纵木、横木自重：b=0.2 kN/m2。

②钢筋混凝土自重：c=28.35kN/m2。

③施工人员荷载：d=2.0kN/m2

④振捣混凝土产生的荷载：e=2.0 kN/m2。

⑤倾倒冲击力  e=2.0 kN/m2。 

  q=1.2*(0.917+0.2+28.35)+1.4*(2+2+2)

=43.837 kN/m2。

每根立杆承荷载为：

P=qA=43.837*0.9*0.9=35.508 kN

(3)立杆验算

WDJ碗扣型支架立杆按两端铰接的压弯构件来计算。其钢管截面参数见表1。

表1  WDJ碗扣型钢管截面参数表

    长细比λ＝h/r=60/1.58=37.97<[λ]=150

    查表可得λ＝30时，ф＝0.987, λ＝40时ф＝0.934。

     使用直线插入法求得当λ＝37.97时，

ф＝0.987+(0.934-0.987)/(40-30)*(37.97-30)=0.945。

σ=P(фA)=43.837/0.945=46.388Mpa<[σo]=215Mpa。

（4）基底承载力验算

立杆底部为30cm*90cm*0.05cm的跳板。

1立杆底部验算：

P＝35.508kN<[Pd]=40kN。

②板底承载力验算A＝0.3*0.9=0.27 cm2

σ=P/A=46.388/0.27=171.81kPa<[σo]=320kPa

经验算此支架具有足够的刚度、强度和稳定性，满足地基承载力要求。

支架横断面图布置图

0.6米

0.9米

支架纵断面图布置图

0.9米

0.6米

3  支架施工质量控制

3．1   支架搭设工艺流程

基础准备－安放跳板－立杆底座－立杆－横杆－接头锁紧－脚手板－上层立杆－立杆边接销－横杆

3．2基础处理

   支架基底处理采用如下施工控制：首先清除支架范围内及两侧各2m宽原地面松散土层，标高应基本一致。基土找平，使用18T压路机进行碾压，压实度控制在85%。再分三层填山砂，用压路机分层进行碾压，为保证碾压无轮迹，压实度控制在93%。在支架两侧各1.5宽处设置排水沟，以排除雨水及施工多余用水，防止雨水冲刷支架基础，造成支架沉陷变形，避免支架遇水浸泡后地基承载力降低及支架产生不利变形。

3.3支架搭设

3.3.1 放样准备

在桥跨内测定纵轴线和上下游边线；测定各排立杆位置，垫筑支架底座，测定其标高，计算立杆长度。

3.3.2 支架拼装

（1）根据布架设计要求，在已处理的地基上，安装30*500*5cm的木跳板和立杆可调底座，然后将立杆插在其上。为避免立杆接头处于同一平面，故第一层框架的立杆应分别用LG-240和LG-120型杆件相互交错，参差布置，其余几层除顶部用LG-120型杆件补齐外，全部采用LG-240型杆件。

(2)支架组装宜先中间，然后向两边推进，不应从两边向中间合拢组装。纵、横向支架组装先立好跨中3个排架，第一层立杆拼装校正后，固定纵横水平连杆，再逐层上升。

(3)碗扣型支架的底层拼装最为关键,其拼装质量直接影响支架的整体稳定性,因此,要严格控制搭设质量.当拼装完2层横杆后,先用经纬仪检查立杆垂直度和纵向直线度,再检查横杆的水平度,并通过调整立杆可调底座使横杆间的水平度小于1/400L,立杆垂直度偏差必须小于全高的1/500,顶部绝对偏差小于10cm;同时应逐个检查每根立杆底座是否松动,如有不平或松动应旋紧可调底座,当底层支架符合搭设要求后,检查所有碗扣接头,并顺时针旋转扣紧,用铁锤敲击几下即能牢固锁紧;再接长立杆,立杆插好后,使上部立杆底端连接孔同下部立杆顶端连接孔对齐,插入立杆连接销并锁定。

（4）根据上述计算，支撑体系顺桥向间距严格90cm，横桥向翼板严格按90cm控制，对于箱梁底腹板处纵向、横向间距按90cm控制。横杆上下层的间距按不大于120cm，且每根立杆至少要有2层横杆连接。

（5）为增强支架体系的整体稳定性，顺桥向腹板处设单杆通长剪刀撑，横向每隔3跨沿全高设置双杆剪刀撑，剪刀撑与地面的夹角为450-600。剪刀撑必须用扣件与碗扣支架立杆、立平杆连接，转扣设置数量应大于80%，以确保脚手架的整体稳定性。底层框架必须在内外立杆底部设置扫地杆，不得使立杆悬支在底座上。最后按作业要求设置防护栏及连接、加固杆件。整架拼装完后应检查所有连接扣件是否扣紧，松动的应用扳手拧紧。

(6)支撑采用WDJ碗扣式支架,为便于调节支架顶部高度,在支架顶部设置了可调托撑,托撑上面纵向分布一层10cm*10cm木方,调节可调顶托高度使林方均匀受力,在纵向方木上满布6*9cm方木,间距为30cm,并将钯钉固定牢靠.可调托撑调整高度严格控制在30cm以内,以确保架子顶自由端的稳定。

3.4 等载预压

   底模铺装后，对箱梁支架进行等载预压。预压前，先记录预压部位基准点的原始标高，随后根据箱梁自重及施工荷载，确定预压荷载，预压重物就地取材，一般可采用水袋或砂袋，由于目前水袋的高度一般为1.8m，不能满足预压荷载的要求，因此采用砂袋预压法。预压期间，每天早晚2次测量基准点标高，若连续24h观测基准点处沉降低值不超过1mm，即可卸载。卸载后，继续观测，取得了预压的弹性形变量，以计算浇筑完混凝土后箱梁的弹性及塑性形变量。由此确定箱梁的模板支架高度，并通过计算设置一定的预拱度。

3.5支架检查验收

   支架安装完成后，应组织技术人员、监理人员、施工人员和安全员对支架进行检查验收，其内容包括；地基与底座排水、搭设方式、安全防护、斜杆与剪刀杆布置等项目，检验合格后方能投入使用。

3.6  安全质量措施

(1)为保证操作方便和作业人员的人身安全，外侧应设护身栏杆和挂设全密封安全网。

（2）拆除脚手架时，必须划出安全区，设警戒标志，并派专人看管；

(3)脚手架拆除应从顶层开始，先拆横杆，后拆立杆，逐层往下拆除，禁止上下层（阶梯形）同时拆除。

4 结语

EK0+324匝道桥完工后经检验，相邻两块模板混凝土表面高差均不大于2mm，线条圆顺，质量符合要求。结合支架的施工控制得出如下结论：（1）曲线箱梁支架采用以折线代替曲线进行布置的是合理的；（2）WDJ碗扣型支架受力明确，承载力大，简化了结构计算；（3）本方案支架强度和稳定性满足要求，支架施工控制方案切实可行。