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高墩支架橋梁下部構造施工技術
2010-10-11 
溪口大橋位于湘西北,鄰近吉首自治州,橋位為低山丘陵地貌。橋梁跨越舒溪河,河面寬約80m,墩臺與河道斜交夾角約80°,舒溪河水位高程107-109m,水深為3-5m,洪水期間水位為109-112m。橋區地形起伏較大,地面高程為107-162m,相對高差約55m。舒溪口大橋設計上部構造為15m×40m預應力先簡支后連續預制T梁,下部構造橋臺為重力式U臺,明挖擴大基礎,橋墩為樁基礎橫系梁,雙柱式墩,普通鋼筋砼蓋梁。

  l.舒溪口大橋下構施工方案

  根據舒溪口大橋工程所在的自然條件及工程量,項目施工難點和重點集中于橋梁下部結構工程,制訂施工方案時需重點研究和解決。橋梁基礎、下部構造尺寸見圖1。
圖1 舒溪口大橋基礎、下部構造尺寸(單位:cm)
  圖1 舒溪口大橋基礎、下部構造尺寸(單位:cm)

 
從施工企業自身設備能力及其他資源配備情況綜合考慮,擬定采用鋼管腳手架逐段搭設法施工。

  1.1 支架布置總體思路

  支架材料采用φ48 mm、壁厚3.5mm普通扣件式鋼管腳手架,墩柱系梁以外部分設雙排腳手架作為施工作業平臺兼防護設施,系梁正下方部位為滿堂腳手架支撐,腳手架沿高度方向逐步搭設至蓋梁施工平臺位置,蓋梁采用預埋鋼錕抱箍支撐方案施工,腳手架不參與蓋梁底模支撐,僅作為人員及小型機具運輸通道。上人樓梯設于各墩靠近施工便道一側,采用CKC樓梯與防護架裝配形成整體(見圖2),支架的工人作業平臺部位及樓梯外側掛密目式安全立網防護。支架設計擬定步距1.8m,立桿縱距1.5m,立桿橫距1.05m,參照二步三跨式整體腳手架設計,最大搭設高度50m。為保證支架整體穩定,支架在高度方向以每兩個步距設一排連墻件,每排設4個點,橫向采用墩柱預埋鋼筋與支架小橫桿焊接連墻固定。
圖2 整體式樓梯示意圖

  1.2 支架設計

  腳手架設計采用φ48mm、壁厚3.5mm扣件式鋼管搭設雙排架(見圖3),立桿縱向間距La=1.5m,橫向間距Lb=1.05 m,立桿步距h=1.8m;橫向水平桿按二步三跨式設連墻件,平臺外掛密目式安全網防護,腳手架最大搭設高度50m。
圖3 高敦支架(單位:cm)

  根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ130—2001),腳手架各桿件主要設計計算參數如下:容許長細比[λ]=210;Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強度設計值f=205 N/mm²;彈性模量E=2.06×105N/mm³;雙接扣件(抗滑)承載力設計值為3.2kN;直角扣件、旋轉扣件(抗滑)承載力設計值為8kN;底座(抗壓)承載力設計值為4OkN。鋼管截面特性見表1。
表1 鋼管截面特性

  2.鋼管支架施工方案驗算

  2.1 立桿穩定性驗算

  組合風荷載時,設計荷載值


式中,NG1K為腳手架結構自重標準值產生的軸向力;NG2K為構配件自重標準值產生的軸向力;∑NGK為施工荷載標準值產生的軸向力總和,內、外立桿可按一縱距(跨)內施工荷載總和的1/2取值。

  支架系統最不利荷載部位為支架計算搭設高度50m時樓梯部位頂部設平臺情況下的最底部立桿。

  單根立桿各部分荷載計算如下:

  1)φ48厚3.5 mm鋼管腳手架立桿自重標準值0.1248kN/m,根據《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》附錄A計算底部立桿承受自重為0.1248×50=6.24 kN 。

  2)樓梯26.32 kg/道,26.32×27/4=1.78 kN。

  3)腳手板0.35 kN/mm ,按三層考慮,得0.35×1.575x 3/4=0.413 kN。

  4)人0.8 kN/m²,三層平臺,單根立桿承重0.8×3×1.575/4=0.945 kN。

  5)小型機具、材料1 kN/m²,1×1.575/4=0.394kN。

  NG1K=6.24 kN

  NG2K=1.78+ 0.413=2.193 kN

  ΣNGK=0.945+0.394=1.339kN

  N=1.2(NG1K+NG2K)十0.85×1.4ΣNGK=1.2×(6.24+2.193)+ 0.85×1.4×1.339=11.713kN

  立桿計算長度

  L0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m

  式中:k為計算長度附加系數,取1.155;μ為考慮腳手架整體穩定因素的單桿計算長度系數,應按表2取值;h為立桿步距。
表2 腳手架立桿的計算長度系數

  

  由風荷載設計值產生的立桿段彎矩M 可按下式計算:

  Mw=0.85×1.4Mwk=0.85×1.4wklah²/l0

  式中:Mwk為風荷載標準值產生的彎矩;wk為風荷載標準值(kN/m ),Mwk=0.7 μzμsωo ;μz為風壓高度變化系數,按《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001)規定取值,施工地點地面粗糙度B級,μz=1.0X(z/10) 0.32=(50/10)  0.32=1.674;μs為腳手架風荷載體型系數,墩柱腳手架參照半封閉密目式安全網狀況,背靠建筑物為敞開式,取μs=1.39=1.3X0.089=0.1157;μ為擋風系數,按規范取0.089;ωo為基本風壓,按《建筑結構荷載規范》(GB50009—2001)取值,根據橋梁所在地區經驗取o.55 kN/m。

  則風荷載標準值

  WK= 0.7 μzμsωo = 0.7 X 1.674 X 0.115 7×0.55=0.074 6 kN/m

  風荷載設計值產生的立桿段彎矩:

 
  2.2 鋼管支架縱橫向水平桿及扣件抗滑驗算

  
小橫桿間距滿足抗彎強度及撓度要求。



  
  3.主要問題及解決措施

  高墩支架施工中,由于高度的局限性,需解決砼輸送及人員、材料提升和模板起吊、安裝與拆除等問題。在舒溪口大橋支架設計過程中,充分考慮高墩支架施工的劣勢,操作人員利用與支架裝配成整體的樓梯上下,砼則通過泵送性能良好的輸送泵垂直送入模;利用系梁垂直部位與防護支架之間區域作為吊臂,該區域加強橫桿后懸掛小型卷揚機滑輪或手拉葫蘆,逐段提升下部模板及鋼筋、小型機具等,利用吊臂下部靠墩柱四周的作業平臺完成安拆模板、綁扎鋼筋等操作;蓋梁施工時,先以高支撐架立柱頂部支架作為懸臂,吊運底部抱箍并安裝就位后,逐塊吊運底模及鋼筋材料,搭設蓋梁作業平臺后綁扎鋼筋,澆筑砼。

  舒溪口大橋全部墩位下部結構均采用高墩支架施工,未出現安全事故,墩柱、系梁、蓋梁砼外觀質量較好。但在后期為加快施工進度,支架投入較多,施工成本較高。

  參考文獻:

  【1】周水興 何兆益 鄒毅松,路橋施工計算手冊[M],北京 人民交通出版社 2001。

  【2】GB5O0O9-2001,建筑結構荷載規范I-s-I。

  【3】JGJ13O-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[s]。

  
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