現(xiàn)澆箱梁支架荷載和預(yù)壓方案

1、. .現(xiàn)澆箱梁支架荷載和預(yù)壓方案許成林   *省*市交通局摘要：現(xiàn)澆箱梁支架承受的荷載不是均勻分布的，有集中荷載也有均布荷載。均布荷載即是箱梁底板砼和底模板重量，所占比例不到20%，80%以上為集中荷載，集中荷載主要作用在箱梁底板兩端的支架上。故支架預(yù)壓荷載也應(yīng)重點(diǎn)施加在箱梁底板的兩端，以檢驗(yàn)支架的穩(wěn)定性并消除支架的非彈性變形。均勻加載預(yù)壓的方法是不可取的，很可能在預(yù)壓時(shí)支架沒(méi)有失穩(wěn)現(xiàn)象，在箱梁砼澆筑過(guò)程突然出現(xiàn)支架失穩(wěn)倒坍現(xiàn)象。本文結(jié)合界阜蚌高速公路懷洪新河特大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的支架設(shè)計(jì)，分析了現(xiàn)澆箱梁垂直荷載分布規(guī)律，并對(duì)支架鋼管的布置和預(yù)壓加載方案以及防止支架地基濕陷問(wèn)

2、題提出建議。關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁   支架   預(yù)壓   失穩(wěn)現(xiàn)澆箱梁支架承受箱梁鋼筋砼和模板的重力荷載以及臨時(shí)施工荷載，在支架設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)分析荷載的分布規(guī)律。對(duì)于現(xiàn)澆箱梁施工期的荷載分布規(guī)律很難準(zhǔn)確計(jì)算。本文結(jié)合*省界阜蚌高速公路懷洪新河特大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)澆箱梁支架荷載分布規(guī)律進(jìn)展初步分析，并根據(jù)支架豎向荷載分布擬定支架鋼管的密度和預(yù)壓加載方案。懷洪新河特大橋現(xiàn)澆段為斜腹板空心箱梁，箱梁底寬5m，頂寬12.75m，梁高2.5m。箱梁模板由底模、側(cè)模和芯模組成。為防止兩個(gè)側(cè)模向外傾斜移動(dòng)，在側(cè)模的頂部和底部均設(shè)有對(duì)拉螺栓。另

3、外，為了便于箱梁底板砼澆筑，箱梁芯模不設(shè)底模，芯?？蚣艿膬啥擞枚探钪卧诘啄Ｉ?，芯模和芯模上砼重量通過(guò)支撐點(diǎn)傳遞于底模，底模采用大塊普通鋼模，如圖一。圖一1、空心箱梁垂直荷載分布按每延米計(jì)算，現(xiàn)澆箱梁砼重242.5KN,芯模重9.5KN,兩側(cè)模板重8KN，底模板重7.5KN，總重267.5KN。1.1、芯模支撐點(diǎn)集中荷載F1芯模支撐點(diǎn)距箱梁底面邊緣0.5m，芯模和芯模上方的砼重量作用在兩個(gè)支撐點(diǎn)上，芯模上砼平均厚度0.45m，長(zhǎng)5.6m。F1=0.45×5.6×26+9.5/2=37.5KN1.2、箱梁底板均布荷載強(qiáng)度q箱梁底板砼厚0.35m，底模板重1.5KN/m2q=0

4、.35×26+1.5=10.6KN/m21.3、底板兩端在斜腹板范圍內(nèi)的荷載強(qiáng)度q1箱梁砼的澆筑順序是先澆筑底板，再澆筑腹板，最后澆筑頂板。澆筑底板時(shí)塑態(tài)砼由兩側(cè)腹板輸送下料，底板澆筑完成后應(yīng)稍停頓，待腹板砼振搗時(shí)不會(huì)向芯模翻漿再澆筑腹板。故砼的側(cè)向力有所變化。實(shí)心箱梁砼的側(cè)壓力如圖二b，而空心箱梁在芯模不設(shè)底模時(shí)砼的側(cè)向水平壓力應(yīng)如圖二c所示。 圖二根據(jù)液體內(nèi)壓強(qiáng)各向相等的性質(zhì)q1=0.35×26=9.1KN/m2，也即在箱梁底寬上荷載強(qiáng)度均為9.1KN/m2。1.4、側(cè)模內(nèi)支點(diǎn)集中荷載F2箱梁側(cè)模板制作時(shí)考慮安裝拆卸方便，一般設(shè)有兩個(gè)支點(diǎn)如圖一，靠近模板面的為

5、內(nèi)支點(diǎn)，計(jì)算內(nèi)支點(diǎn)集中荷載時(shí)，先假定外支點(diǎn)不受力事實(shí)上外支點(diǎn)在箱梁砼澆筑過(guò)程中受力很小，詳見(jiàn)后文。由豎向力平衡，箱梁鋼筋砼與模板的總重量-芯模支點(diǎn)荷載-底模均布荷載，即為兩個(gè)側(cè)模內(nèi)支點(diǎn)荷載。F2=267.52×37.55×10.6/2=69.75KN 1.5、對(duì)拉螺栓的受力計(jì)算對(duì)拉螺栓承擔(dān)的水平力很難進(jìn)展較準(zhǔn)確的計(jì)算，它對(duì)空心箱梁豎向荷載影響也不大。假定箱梁側(cè)模的豎向荷載為側(cè)模上砼重量，箱梁頂部對(duì)拉螺栓拉力為N1 如圖三，根據(jù)靜力平衡，對(duì)側(cè)模內(nèi)支點(diǎn)力矩為零得N1=28.29KN，N2= - N1=-28.29KN。側(cè)模上的水平側(cè)壓力按圖二C計(jì)算，同理可得N1=20.78KN

6、，N2=21.13KN計(jì)算過(guò)程從略。N1=N1+N1=28.29+20.78=49.07KNN2=N2+N2=-28.29+21.13=7.16KN圖三頂部對(duì)拉螺栓承受拉力49.07KN，采用M24螺栓。底部對(duì)拉螺栓承受壓力7.16KN，似乎可以不設(shè)，但在箱梁澆筑過(guò)程中可能出現(xiàn)拉力，故仍需配置對(duì)拉螺栓。這種計(jì)算方法雖不準(zhǔn)確，但對(duì)箱梁豎向荷載分布影響不大。1.6、側(cè)模外支點(diǎn)受力分析箱梁頂部對(duì)拉螺栓受力的計(jì)算長(zhǎng)度L=1280cm，在拉力N1=49.07KN時(shí)伸長(zhǎng)變形=N1L/EgAg=6.6mm,也即箱梁側(cè)模板頂端水平位移1=3.3mm，相當(dāng)于側(cè)模板頂端繞側(cè)模板內(nèi)支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度=1Sin/R 式

7、中：R=4666mm，=33.86°(如圖二)=3.3×Sin33.86°/4666=3.94×10-4 rad側(cè)模板內(nèi)支點(diǎn)和外支點(diǎn)相距180cm，側(cè)模外側(cè)支點(diǎn)的下沉量：2=1800×3.94×10-4 =0.71mm側(cè)模板外支點(diǎn)下沉量很小，故可以認(rèn)為外支點(diǎn)根本不受力。2、支架立柱鋼管的布置和預(yù)壓加載方案2.1、支架鋼管立柱的布置支架立柱鋼管布置應(yīng)根據(jù)箱梁荷載分布情況進(jìn)展合理布置。本例中箱梁荷載有集中荷載F1、F2和箱梁底均布荷載q。集中荷載F1作用在底模板上，集中荷載F2作用在底模之外。由于底模為普通大塊鋼模板，其抗彎剛度力很小。集

8、中荷載主要是通過(guò)鋼管立柱上的橫梁和縱梁傳給鋼管立柱。集中荷載F1與F2的合力=37.5+69.75=107.25KN，合力作用點(diǎn)距箱梁底邊緣14cm如圖四。鋼管立柱以合力中心線對(duì)稱布置6根鋼管立柱，橫向間距50cm，每根鋼管允許荷載20KN，總允許荷載120KN，而實(shí)際荷載為107.25+10.6×0.64=114KN，小于允許荷載。箱梁底板的其余局部為均勻荷載q=10.6 KN/m2，按橫向間距93cm布置。箱梁的懸臂局部荷載很小，主要是當(dāng)作施工操作平臺(tái)，每m2布置1根鋼管即可，支架鋼管布置如圖四。圖四 2.2、支架預(yù)壓加載方案支架采用等載預(yù)壓，預(yù)壓荷載為箱梁砼自重+模板重量。以合

9、力中心對(duì)稱布置的2×6根鋼管承受總荷載的80%以上，故可僅對(duì)這些鋼管進(jìn)展預(yù)壓，其余鋼管不進(jìn)展預(yù)壓，具體加載方法，是在鋼管上鋪設(shè)4m長(zhǎng)橫梁，使加載面積增加到4m2，采用砂袋加載，砂袋的堆集密度為14.5KN/m3，砂袋的堆放高度約1.85m。預(yù)壓加載應(yīng)在箱梁底板兩端同步分階段進(jìn)展，如第一階段加載50%，第二階段加載25%，第三階段加載15%，第四階段加載10%。2.3、防止支架地基浸水濕陷問(wèn)題箱梁現(xiàn)澆支架根底設(shè)在已壓實(shí)的地基上，在箱梁施工期間如產(chǎn)生較強(qiáng)降雨，地基可能產(chǎn)生飽水濕陷。合X高速公路某支線上跨橋，在連續(xù)箱梁澆筑完畢20多小時(shí)后突然降雨，支架地基浸入沉降達(dá)5cm，鋼管立柱下部脫空

10、，所以支架地基浸水沉降問(wèn)題應(yīng)引起足夠重視。為防止支架浸水濕陷可采取兩種方法：1 支架根底盡可能設(shè)在原狀土層上；2 支架根底如設(shè)在新壓實(shí)的地基上，在支架予壓的最后階段，向支架地基內(nèi)灌水，使浸水沉降發(fā)生在予壓階段。3、結(jié)論1、現(xiàn)澆空心箱梁的支架施工荷載主要集中在箱梁底板的兩端，占80%以上，故支架不能等距離布置，應(yīng)根據(jù)荷載分布情況布置支架鋼管的密度。2、支架預(yù)壓可以消除支架的非彈變形并檢驗(yàn)支架鋼管的穩(wěn)定性。采取等載預(yù)壓時(shí)不宜均勻加載，均勻加載達(dá)不到消除支架主要受力鋼管的非彈性變形和檢驗(yàn)支架穩(wěn)定性的目的。很可能在均勻加載預(yù)壓時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)支架失穩(wěn)問(wèn)題，而在箱梁澆筑過(guò)程中，某個(gè)鋼管承受荷載過(guò)大而失穩(wěn)。失穩(wěn)

11、的鋼管不能承擔(dān)荷載，把荷載轉(zhuǎn)移給相鄰鋼管、相鄰的鋼管又失穩(wěn)像諾米骨牌一樣引起支架整體失穩(wěn)倒坍。3、箱梁底板兩端的荷載占80%以上，故建議僅在箱梁底板兩端的支架上，集中施加預(yù)壓荷載，其余局部可以不加載預(yù)壓。附錄A沉降觀測(cè)表A.0.1地基沉降觀測(cè)表應(yīng)符合表A.0.1的規(guī)定表A.0.1 地基沉降觀測(cè)表(mm)日期： 年 月 日測(cè)點(diǎn)加載前加載后卸載6h后總沉降量hohjhihc標(biāo)高0h24h48h72h96h標(biāo)高沉降差標(biāo)高沉降差標(biāo)高沉降差標(biāo)高沉降差標(biāo)高沉降差標(biāo)高沉降差標(biāo)高沉降差- 優(yōu)選. .A.0.2支架沉降觀測(cè)表應(yīng)符合表A.0.2-1的規(guī)定；支架沉降觀測(cè)表A.0.2-2的規(guī)定。表A.0.2-1 支架沉降觀測(cè)表地基測(cè)點(diǎn)(mm)日期： 年 月 日測(cè)點(diǎn)加載前加載中加載后卸載6h后總沉降量hohjhihc標(biāo)高h(yuǎn)60%h80%h100%h=24h=48h=72標(biāo)高