蔡家嘉陵江大橋北引橋現(xiàn)澆箱梁超高支架設(shè)計(jì)技術(shù)

蔡家嘉陵江大橋北引橋現(xiàn)澆箱梁超高支架設(shè)計(jì)技術(shù)

Summary：主要介紹重慶蔡家嘉陵江大橋北引橋超高支架超高支架結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)，介紹引橋高支架采用的關(guān)鍵技術(shù)，為今后超高支架設(shè)計(jì)、施工在同類型橋梁施工過程中發(fā)揮借鑒作用。Keys：最高;支架;設(shè)計(jì);借鑒一、工程概況重慶市蔡家嘉陵江大橋線路南接禮嘉片區(qū)禮白路，跨過嘉陵江，北接蔡家片區(qū)代家院子立交，全長(zhǎng)約1442m，城市主干道、設(shè)計(jì)車速60Km/h，雙向八車道，主橋采用雙塔雙索面等高塔斜拉橋，橋跨布置為140+320+140=600m。蔡家岸引橋段第五聯(lián)P14-P17跨，地勢(shì)由南向北漸變緩慢抬高，全部為陸地。支架從P14承臺(tái)至箱梁底面，最高高度達(dá)98.5米，屬超高支架施工，在國(guó)內(nèi)罕見，為重慶市橋梁現(xiàn)澆箱梁最高支架。本文章主要從高支架設(shè)計(jì)計(jì)算及施工安全出發(fā)，為今后類似超高支架施工現(xiàn)澆箱梁做指導(dǎo)建議。箱梁技術(shù)指標(biāo)P14-P17墩一聯(lián)三跨150m，單箱雙室預(yù)應(yīng)力混凝土斜腹板等截面連續(xù)箱梁。梁高2.8m，箱梁頂板寬17.0m，底板寬9.0m，箱梁頂板厚0.26m，底板厚均為0.24m。腹板厚均為0.5m，兩側(cè)懸臂長(zhǎng)均為3.3m。箱梁截面特點(diǎn)：本篇文章主要介紹高達(dá)98.5米最高P14-P15跨左幅支架的關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)情況。四、高支架參數(shù)高支架立面示意圖高支架平面圖（含右幅）1、構(gòu)造參數(shù)P14-P15鋼管立柱跨度為(10.4+12.8+6+14.2m)的跨徑布置，結(jié)構(gòu)形式自下而上依次為擴(kuò)大基礎(chǔ)（樁基礎(chǔ)）、φ820×10鋼管立柱、325×6（529×10）鋼管橫聯(lián)、樁頂2I45b分配梁、貝雷梁（翼板處間距為90cm，其余位置間距為45cm）、I14分配梁@60cm、碗扣鋼管。2、材料參數(shù)貝雷梁16Mn[σ]=310mpa，型鋼材料均采用Q235,彈模2.1×10-5Mpa，容許軸向應(yīng)力為205Mpa，容許軸向彎曲應(yīng)力為205Mpa；分配梁變形按外露模板小于L/400控制。3、荷載取值組合荷載=1.35×（支架自重+砼荷載+模板荷載+碗扣支架自重）+1.4×（施工荷載×0.7+風(fēng)荷載×0.6）。4、地基承載力取值工程區(qū)卵石層多呈中密狀，地基承載力特征值可取300.0kPa；粉質(zhì)粘土層多呈可塑狀，地基承載力特征值可取120.0kPa；粉土層較松散、濕地基承載力特征值可取100.0kPa。5、設(shè)計(jì)荷載取值（1）支架結(jié)構(gòu)自重。材料按實(shí)際結(jié)構(gòu)自重計(jì)算。（2）箱梁砼荷載。鋼筋混凝土砼荷載取26KN/m3。（3）施工荷載。施工荷載按4KN/m2計(jì)算（4）碗扣鋼管荷載。鋼管支架荷載按40kg/m3計(jì)算；（5）模板荷載。模板荷載按1kN/m2計(jì)算；（6）風(fēng)荷載。6、高支架主要材料（1）、混凝土基礎(chǔ)：箱梁支架基礎(chǔ)采用C30樁基混凝土基礎(chǔ)。（2）立柱鋼管：箱梁支架下部結(jié)構(gòu)所用為直徑820毫米鋼管。（3）、型鋼：箱梁支架除了貝雷梁采用Q345鋼外，其余型鋼全部材料Q235鋼。（4）、鋼板：采用Q235鋼材性能標(biāo)準(zhǔn)。（5）、焊接材料：焊接材料采用與母材相匹配的焊絲、焊劑和手工焊條，且應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)標(biāo)要求。焊縫等級(jí)均為二級(jí)，同時(shí)焊縫20%進(jìn)行抽查。五、支架計(jì)算設(shè)定（1）、計(jì)算假設(shè)支架按梁?jiǎn)卧M(jìn)行計(jì)算，預(yù)埋牛腿處理成固端結(jié)構(gòu)。分配梁按一般梁?jiǎn)卧M(jìn)行計(jì)算。（2）高支架計(jì)算模型：跨度為(10.4+12.8+6+14.2m)。本支架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以進(jìn)行整體建模分析，結(jié)構(gòu)模型如下：（3）、加載荷載情況荷載情況按箱梁實(shí)際斷面加載。（4）、計(jì)算工況箱梁支架計(jì)算工況一（強(qiáng)度）：組合荷載=自重×1.35+砼荷載×1.35+（模板荷載+碗扣鋼管荷載）×1.35+施工荷載×1.4×0.7+風(fēng)荷載×1.4×0.6。箱梁支架計(jì)算工況二（剛度）：組合荷載=自重×1.0+砼荷載×1.0+模板荷載×1.0+碗扣鋼管荷載×1.0。六、高支架計(jì)算（1）結(jié)構(gòu)支反力豎向最大支反力為210.3t，位于圖中箭頭位置（2）支架各部分強(qiáng)度計(jì)算支架計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求（3）局部穩(wěn)定性計(jì)算鋼管立柱為主要受壓部件，φ820×10最大軸向壓力為210.3t，若不考慮橫聯(lián)斜桿提供的彈性支承，按樁底固定，樁頂鉸接計(jì)算;立柱截面積A=254.469cm2;Iy=208728.198cm4;iy=sqrt(Iy/A)=28cm；有μ=0.7，則立柱長(zhǎng)細(xì)比λ=μL/iy=0.7×6000/350=12，查表得φ=0.989，Q235鋼抗壓容許應(yīng)力[σ]取205Mpa，則立柱軸向抗壓穩(wěn)定臨界應(yīng)力為[σ]st=φ×[σ3]=203.75Mpa，臨界軸向壓力A×[σ]st=630.57t>210.3t,即立柱穩(wěn)定性、承載力均滿足要求。（4）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算將自重作為恒載，其他荷載作為活載輸入計(jì)算模型進(jìn)行屈曲分析有其前6階特征值如下：即本模型整體穩(wěn)定性系數(shù)=10.99，滿足規(guī)范要求。七、支架預(yù)壓為保證箱梁砼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，支撐體系搭設(shè)完畢鋪設(shè)底模板后必須進(jìn)行預(yù)壓處理，以消除支架、支撐方木和模板的非彈性變形和地基的壓縮沉降影響，同時(shí)取得支架彈性變形的實(shí)際數(shù)值，作為梁體立模的拋高預(yù)拱值數(shù)據(jù)設(shè)置的參考。本次預(yù)壓分為1/4跨延橫橋向三點(diǎn)布測(cè)，跨中1/2布設(shè)三點(diǎn)。其中測(cè)得跨中加載至設(shè)計(jì)荷載120%時(shí)，最大下沉值為18毫米，彈性壓縮為10毫米，非彈性壓縮8毫米。其他各點(diǎn)根據(jù)線性原則滿足設(shè)計(jì)及施工要求。結(jié)語(yǔ)：本次的超高支架的設(shè)計(jì)及施工完畢后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)基本相符。通過本次98.5米高的超高支架順利施工完成，為今后現(xiàn)澆箱梁超高支架施工提供了很好的范例，可以作為今后同類橋梁設(shè)計(jì)施工提供借鑒意義。Reference：【1】《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》2020【2】交通部頒布實(shí)施的《公路橋位勘察設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJD60-91）【3】《重慶蔡家