现浇连续箱梁支架结构示例计算及静载分析_pdf

城市道桥与防洪

收稿日期：２００８－０１－０２作者简介：罗星燕（１９７２－），女，广东广州人，工程师，从事道路桥梁工程管理工作。

现浇连续箱梁支架结构示例计算及静载分析

摘

要：该文介绍了大体积连续箱梁支撑的计算方法，并通过工程实例对地基进行验算分析，结论为该工程支撑和地基的

承载是满足施工要求的。

关键词：现浇预应力连续箱梁；支架结构；地基承载力中图分类号：

Ｕ４４２文献标识码：Ａ

文章编号：１００９－７７１６（２００８）０４－００３５－０３

罗星燕，张明德

（广东省基础工程公司，广东广州５１０６２０）

１工程概述

某工程上部结构为现浇预应力连续箱梁结构，

上部结构分成的左右幅，断面形式为单箱三

室，半幅桥面宽１６ｍ，

底板宽１２．１ｍ，梁高１．６ｍ，为五跨一联。

施工方案采用满膛钢管支架和跨线梁式支架相结合。钢管规格为φ４８×３．２５ｍｍ，主梁规格为３×１．５ｍ，贝雷片详见图１和图２。

每跨混凝土浇注一次成形，将半幅箱梁混凝土自重均由箱梁底板下支撑承受来考虑，翼缘板部分支架承受荷载较小，免计算。强度计算荷载系数取Ｋ１＝１．２５，刚度计算荷载系数取Ｋ２＝１．１（根据《公路桥涵施工技术规范》要求及设计要求取

值）。

该工程箱梁结构形式较大，支撑结构线路比较长，地基比较软弱，施工时容易出现下沉。本文通过对支撑的每个过程的计算分析，得到了一个安全系数比较合理的支撑方法。

２结构计算参数

（１）钢材及刚度容许值

Ｅ＝２０６×１０２（ｋＮ／ｃｍ２）［ｆ］＝２１．５ｋＮ／ｃｍ２［ｆｖ］＝１２．５ｋＮ／ｃｍ２［Ｖ］＝Ｌ４００Ｌ为计算长度

（２）贝雷片

Ｉ０＝２５０５００ｃｍ４［Ｍ０］＝９７５ｋＮ・ｍ［Ｑ０］＝２３０ｋＮ［Ｎ０］＝６６３ｋＮ（３）Ｉ３６ｂ

Ｉ＝１６５４７ｃｍ４Ｗ＝９２０．８ｃｍ３Ｓｘ＝５４１．２０ｃｍ３ｔ＝１．２ｃｍ（４）２［１０

Ｉ＝３９６．６ｃｍ４Ｗ＝７９．４ｃｍ３（５）钢管φ４８×３．２５

Ａ＝４．５６ｃｍ２ｒ回＝１．５８ｃｍ（６）方木１０×１０ｃｍ

［ｆ木］＝７．３×１０－１（ｋＮ／ｃｍ２）Ｗ＝１．６７×１０２ｃｍ３

３

荷载标准值计算

（１）箱梁沿纵向自重ｇ１（ｋＮ／ｍ）和ｇ２（ｋＮ／ｍ２），具体尺寸详见图３。

ｇ１＝［０．２＋０．４５２

×１．９５×２＋１２．１×１．６－（１．２×

３．５－０．２×０．８－０．２×０．２）×３］×２６＝２２４．３２（ｋＮ／ｍ）

图２

支架剖面图

图３箱染尺寸图（单位：ｍ）

图１支架平面布置图

桥梁结构３５

Ｂ＝２２４．３２

１２．１

＝１８．５４（ｋＮ／ｍ２）（根据《公路桥

涵施工技术规范》）

（２）箱梁横隔梁自重面载ｇ３（ｋＮ／ｍ２）

ｇ３＝１．６×２６＝４１．６（ｋＮ／ｍ２）

（３）模板面载ｇ４（ｋＮ／ｍ２）

ｇ４＝（１２．１＋１．２×２＋１×６＋３．５×３）×０．１５

１２．１

＝０．４（ｋＮ／ｍ２）（４）钢管面载ｇ５（ｋＮ／ｍ２）

每条１０ｍ计，一根占１ｍ２

ｇ５＝４．５６×１０－４×１０×７．８５×１０＝０．４（ｋＮ／ｍ）

（５）Ｉ３６ｂ线自重ｇ６（ｋＮ／ｍ）

ｇ６＝０．６６（ｋＮ／ｍ）

（６）施工人员及设备面载ｇ７（ｋＮ／ｍ）

ｇ７＝１（ｋＮ／ｍ２）

（７）贝雷片线载ｇ８（ｋＮ／ｍ）

ｇ８＝３

３

＝１（ｋＮ／ｍ）

（８）钢护筒ｇ９（ｋＮ／ｍ）φ８００×１０

Ａ＝２４８（ｃｍ２）

ｇ９＝２（ｋＮ／ｍ）

４方木１０×１０强度计算

方木布置间距为４０ｃｍ，见图４。

故Ｇ１＝（ｇ２＋ｇ４＋ｇ７）×０．４＝８．５４（ｋＮ／ｍ）

Ｍｍａｘ＝－０．１２５×Ｇ１×Ｌ２×１．２５＝－０．１２５×１．２５×８．５４×０．９２＝－１．０８（ｋＮ／ｍ）

σ＝Ｍｍａｘ

Ｗ＝１．０８×１０２

１．６７×１０２

＝０．６５（ｋＮ／ｃｍ２）＜［ｆ木］

５２［１０槽钢强度及刚度计算

［１０间距取大值１．１ｍ，见图５。

Ｇ２＝（ｇ２＋ｇ４＋ｇ７）×１．１＝２３．５（ｋＮ／ｍ）

Ｍｍａｘ＝－０．１０５×１．２５×Ｇ２×Ｌ２＝１０．０（ｋＮ／ｍ）

σｍａｘ＝Ｍｍａｘ

Ｗ＝１０．０×１０２

７９．４

＝１２．６（ｋＮ／ｃｍ２）＜［ｆ］＝

２１．５（ｋＮ／ｃｍ２）

Ｓｍａｘ＝０．６４４×１．１Ｇ２Ｌ４

１００ＥＩ

＝０．６４４×１．１×２３．９×１０－２×１８０４

１００×２０６×１０２×３９６．６

＝

０．２（ｃｍ）＜Ｌ

４００

＝０．４５（ｃｍ）

满足要求。

６钢管强度计算

箱梁横隔梁处钢管受力最大，钢管布置１．１×

０．４５ｍ。

Ｎｍａｘ＝１．１×０．４５×（ｇ３＋ｇ４＋ｇ７）×１．２５＝２７．４７（ｋＮ）

钢管水平扣间距１．２ｍ，根据连续梁反弯点位

置基本处于１

３

跨处规律。

Ｌ０＝１．２＋１．２

３

×２＝２（ｍ）

λ＝Ｌ０

ｒ回

＝２×１０２

１５８

＝１．２６６

查表得ф＝０．４５４

［Ｎ］＝［ｆ］×Ａ×ф＝２１．５×４．５６×０．４５４＝４４．５（ｋＮ）

［Ｎ］＞Ｎｍａｘ

满足要求。

７Ｉ３６强度及刚度计算

跨度Ｌ＝３．９

ｓｉｎ４０．３６４５４°

＝６．０（ｍ），见图６。

间跨ｂ＝１．８×Ｓｉｎ４０．３６４５４°＝１．１６６（ｍ）

Ｇ３＝（ｇ２＋ｇ４＋ｇ７）×１．１６６＋ｇ６＝２５．５（ｋＮ／ｍ）

Ｍｍａｘ＝－０．１×Ｇ３×Ｌ２×１．２５＝－１１５（ｋＮ・ｍ）

σｍａｘ＝Ｍｍａｘ

Ｗ

＝１１５×１０２

９２０．８

＝１２．５（ｋＮ／ｃｍ２）＜［ｆ］

δｍａｘ＝０．６７７×１．１Ｇ３Ｌ４

１００ＥＩ

＝０．６７７×１．１×２５．５×１０－２×６００４

１００×２０６×１０２×１６５７４

＝

０．７２（ｃｍ）＜Ｌ

４００

＝１．５（ｃｍ）

满足要求。

８贝雷片强度及刚度计算

每跨共３片，受力情况见图７。

Ｇ４＝３．９×（ｇ２＋ｇ４＋ｇ７）＋ｇ８×３＋ｇ６×１１×３．９

１８

＝

８３（ｋＮ／ｍ）

Ｍｍｉｎ－＝－１．２５×Ｇ４×３×０．５×３＝－４６７（ｋＮ・ｍ）＜

３［Ｍ０］＝２９２５（ｋＮ・ｍ）

图４方木受力图

图５［１０受力图

图６Ｉ３６工字钢受力图Ｍｍａｘ＝１．２５×Ｇ４×１２２

８

－Ｍｍｉｎ－＝１４００．５（ｋＮ・ｍ）＜３［Ｍ０］

λ＝３／１２＝０．２５

ＲＡ＝ＲＢ＝１．２５×Ｇ４×Ｌ

２（１＋λ）＝１．２５×８３×１２

２

＝

９３４（ｋＮ）

ＱＡ左＝１．２５×Ｇ４×３＝３１１．３（ｋＮ）＜３［Ｑ０］＝６９０（ｋＮ）

ＱＡ右＝９３４－ＱＡ左＝６２３（ｋＮ）＜３［Ｑ０］

ｆｃ＝ｆＤ＝１．１×Ｇ４×３×１２３

２４ＥＩ

（－１＋６λ２＋３λ３）＝１．１×８３×３×１２３×１０－２×１０８

２４×２０６×１０２×３×２５０５００

（－１＋６×０．２５２＋３×

０．２５３）＝－０．７４（ｃｍ）＜２Ｌ

４００

＝１．５（ｃｍ）

ｆｍａｘ＝１．１×Ｇ４×１２４

３８４ＥＩ

（５－２４λ２）＝

１．１×８３×１０－２×１２４×１０８

３８４×２０６×１０２×３×２５０５００

＝（５－２４×０．２５２）＝

１．１（ｃｍ）＜１２００

４００

＝３（ｃｍ）

满足要求。

９扩大基础计算

扩大基础厚度按３０度刚性角传递力来确定，故抗剪、抗弯强度素混凝土均能满足，免验算，公式为：ｈ＝０．８６６（Ｂ－０．８）。

要求地基承载力２５０ｋＮ／ｍ２

Ａ＝ＲＡ＋１０×２

２５０

＝３．８（ｍ２）

故扩大基础２．５ｍ×２．５ｍ×１．５ｍ可满足要求（根据《地基技术设计规范》要求及设计要求）１０静载试验

（１）地基承载力计算：取箱梁横隔梁处重量ｇ＝２５ｋＮ／ｍ３×１２．１ｍ×１．６ｍ×２．５ｍ＝１２１０ｋＮ。

此处枕木与地基的接触面积Ａ：

Ａ＝１０×０．２×５＝１０ｍ２

地基承载力：δ＝１２１０ｋＮ×１．２５／１０ｍ２（加临时施工荷载系数）＝０．１５１ＭＰａ

所用设备、工具：中六水箱１座，混凝土试件（１５ｃｍ×１５ｃｍ）２０个，２ｍ长枕木４根，抽水机２台，水准仪１台。

（２）试验步骤：

整个地基按同一方法压实整平后，在支架所用地基范围内，任选一块约２０ｍ２，精确整平；

把混凝土试件摆置在此处地基上，混凝土试件间距１５ｃｍ，布置２排，每排１０个，两排互相平行，间距５ｍ；

把４根枕木放置于混凝土试件上，注意采用平顺的枕木，以便使其与试件紧密接触，此时测枕木表面标高。

（３）用吊机把水箱吊起，轻轻放置在枕木上，并复测枕木表面标高（标高点置于枕木上，做标记，以便后面使用）。

（４）向水箱内加水到１９ｃｍ高（由计算取得），此时试件下地基所受压力为９０ｋＮ，应力为：

δ＝９０ｋＮ／０．１５×０．１５×２０＝０．２ＭＰａ

一天后，测量标高点的标高。

（５）继续向水箱内加水至７５ｃｍ高，此时地基所受压力为１８０ｋＮ，应力为：

δ＝１８０ｋＮ／０．４５ｍ２＝０．４ＭＰａ

一天后，再测一次标高。

（６）模拟雨天情况向水箱上及地基表面洒水，一天后再测一次标高，至此试验过程完毕。

（７）整理并分析结果：

收集测得的标高值，计算沉降值，并计算累积沉降值，结果总值不超过３ｃｍ，即认为地基承载力满足要求。

１１结论

本文通过对支撑构件的计算验算及对地基的验算，得到了支撑施工中比较合理的安全系数。该工程箱梁施工中，没有出现支撑变形和下沉的现象，施工质量控制比较好。从工程施工结果看来，该支撑方法是比较合理的。

参考文献

［１］ＪＴＪ０４１－２０００，公路桥涵施工技术规范

［Ｓ］．