中铁十二局第二工程有限公司
1.工程概况
上义河大桥：左幅全长516.4m，右幅全长536.4m。上义河盖梁共有分离式盖梁25个，整体式盖梁4个。
上义河大桥下部结构4#-B、5#、6#、7#、8#、9#-A墩位于上义河内，跨河部分下部结构采用整幅式框架墩。
根据现场调查，旱季上义河水深约0.5m,常水位河道最深处水深2.65m，水流较平缓。设计地质资料显示，河床面往下1～3m为卵石层，其下均为中分化和微分化花岗岩层，无淤泥覆盖层。经过方案比较，盖梁施工采用围堰筑岛方案。
跨越上义河的5#~8#墩采用整幅预应力盖梁，盖梁中心高3.0m，宽度2.30m，采用预应力砼结构。混凝土工程量大（244.6m3），
2.施工工艺
2.1水中墩盖梁施工方案选定及受力验算
1、盖梁施工临时支撑方案选型
对于通常的盖梁施工方案而言有两种选择：钢抱箍支撑体系、落地支架支撑体系。本桥盖梁横向跨度大，混凝土工程量大（244.6m3），若采用钢抱箍支撑体系，钢抱箍受力大，所需要的抱箍高强螺栓数量多，排布困难；采用落地支架体系则用钢量较大。因此，综合上述两种方案，形成本方案的钢抱箍-落地支架组合的钢管支架支撑体系。
盖梁底模下设置工16工字钢垫梁1,在盖梁横桥向跨中区段间距100cm布置；在盖梁外侧悬挑区段钢垫梁2按间距50cm布置。由于钢垫梁2跨度较大，在钢垫梁2跨中设置支撑。
钢垫梁下设置贝雷桁片支撑，考虑钢抱箍和钢立柱的竖向力传力均匀可靠，采用简支体系。其中盖梁横桥向跨中21m范围内布置3组双排单层加强型贝雷桁，贝雷桁上下弦杆采用加强弦杆进行加强，该区域内的贝雷桁片支撑于钢管立柱顶。盖梁横桥向外侧9m范围内布置2组双排单层标准型贝雷桁，分别支撑于钢管立柱顶和钢抱箍顶。
图 贝雷桁平面布置
对应每个墩柱，设置一组钢管立柱，钢管立柱顶设置双工40b工字钢带加劲板组焊而成的横向分配梁。钢管立柱采用直径500mm壁厚12mm的Q235b钢管，钢管立柱横桥向之间采用直径300mm壁厚10mm的Q235b钢管形成桁架进行联系，顺桥向横联采用直径300mm壁厚10mm的钢管，斜撑采用槽14b型钢。钢管立柱的管顶和柱脚进行板件加强。
钢管立柱下设承台及钻孔灌注桩基础，承台厚度1.25m，钻孔桩直径为1.0m，为端承桩，需伸入中风化花岗岩2倍桩径。承台与钢管立柱采用法兰连接，承台施工时注意相应板件和地脚螺栓的预埋。
钢抱箍采用Q235b钢材制造，抱箍体板件厚度为12mm，高度1040mm，弯成内径1100mm的半圆，两片对扣，采用高强螺栓连接。为避免钢抱箍对墩身造成明显的摩擦痕迹，并使得抱箍体的受力均匀，钢抱箍内侧与墩身之间设置2mm厚橡胶皮垫层。钢抱箍上设置钢牛腿实现对上部贝雷桁的支承。
2、钢管支架支撑体系设计与验算
（1）荷载
盖梁施工荷载包括盖梁钢筋砼的湿重、盖梁模板自重（含外侧三脚架支承）、底模下的钢垫梁自重、贝雷桁系统的自重、钢管支架体系的自重；此外，计入人员机具荷载、振捣砼等施工荷载、倾倒砼时的冲击荷载。偏于安全地，上述荷载按照均布荷载考虑。荷载计算如下表所列。同时考虑砼重1.1倍的预压荷载，计算中取上述荷载的大值。同时，在计算合计荷载时，恒载分项系数取1.2，施工荷载分项系数取1.4，即计算荷载q=1.2×（q1+q2+q3+q4）+1.4×（q5+q6+q7）。
（2）底模下钢垫梁设计及验算
盖梁底模下设置工16工字钢垫梁,在盖梁横桥向跨中区段间距100cm布置,在盖梁外侧悬挑区段间距50cm布置。
中跨钢垫梁均布于下方的贝雷桁上，其应力可满足要求；对于边跨钢垫梁，其应力验算如下：
计算图式为连续梁，计算荷载简化为均布荷载，q=[1.2×（q1+q2）+1.4×（q5+q6+q7）]×间距0.5m/盖梁宽度2.3m=54.2kN/m。
钢垫梁2应力计算结果如下图所示，钢垫梁应力最大值为82.1MPa，其强度满足要求。钢筋拉杆应力为85.4MPa，满足强度要求。钢筋拉杆与槽14b之间采用双面角焊缝连接，单侧焊缝长度18cm，焊缝强度满足要求。
（3）贝雷桁设计及验算
贝雷桁力学参数如下表所列：
①根据伸臂梁的简支体系计算得到中跨贝雷桁的弯矩和剪力：
中跨贝雷桁跨中最大弯矩为6203.9kN×m＜[M]×0.8=3375×3×0.8=8100kN×m,其抗弯强度满足要求。
中跨贝雷桁剪力最大值为1969.5kN＞[Q]=1471.5kN，其相差不大，在不增加桁片的情况下，须在中跨的支点处增加加劲立柱，采用10号槽钢磨光顶紧在上下弦杆之间。
贝雷桁片容许应力计算：σ=Mmax/W=[6203.9/（15398.3×3）]×103=134.3MPa＜[σ]=210MPa。
挠度验算：f=-0.019m＜[f]=-15/400=-0.0375m。在贝雷桁架设的时候，须根据跨中计算按照二次抛物线设置预拱度。
②根据伸臂梁的简支体系计算得到边跨贝雷桁的弯矩和剪力：
边跨贝雷桁墩顶最大弯矩为1150.7kN×m＜[M]×0.8=1576.4×2×0.8=2522.2kN×m,其抗弯强度满足要求。
边跨贝雷桁剪力最大值为767.1kN＞[Q]=981kN，其抗剪强度满足要求。
贝雷桁片容许应力计算：σ=Mmax/W=[1150.7/（7157.1×2）]×103=80.4MPa＜[σ]=210MPa。
挠度验算：f=0.001m＜[f]=-3/400m，挠度满足要求。
（4）横向分配梁及钢管支架设计及验算
采用midas有限元程序建立杆系模型计算横向分配梁和钢管支架。计算模型如下图所示。模型共计49个节点，105个单元。计算各个杆件应力时考虑支架自重+柱顶荷载。
将计算得到的支点反力作用于模型上。
①横向分配梁应力验算
横向分配梁应力情况如下图，其应力最大值σ=95.5MPa＜[σ]=190MPa，满足强度要求。
钢管立柱的轴向力分布如下图所示，其轴向力最大值为1496.7kN。直径500mm壁厚12mm的钢管几何特性为：I=54797.8cm4，面积为183.97cm2，其回转半径i=17.3cm。根据钢管的约束条件，L0=4m，长细比λ= L0/i=23.12，折减系数φ=0.989，其整体稳定验算为：
σl=N/（φA）=100.7MPa＜[σ]=190MPa，满足杆件整体稳定要求。
③其他杆件应力验算
其他杆件中受力最大的为槽钢斜撑，各杆件的正应力如下图所示。其正应力最大值为51.0MPa，满足强度要求。
④柱脚反力
柱脚反力最大值为1496.7kN。
论文作者:胡军伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/28
标签：荷载论文; 钢管论文; 应力论文; 立柱论文; 支架论文; 体系论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;