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 倪志根

 （上海隧道工程股份有限公司，上海200032）

摘要：鋼管樁支架是超寬箱梁施工中常用的大型臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)之一。結(jié)合南昌朝陽(yáng)大橋0號(hào)塊支架施工實(shí)例，介紹波形鋼腹板超寬橋面斜拉橋0號(hào)塊支架的方案比選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)算。該支架方案已投入使用，并取得良好效果，驗(yàn)證支架設(shè)計(jì)的合理和安全可靠性。

關(guān)鍵詞：波形鋼腹板；斜拉橋；支架設(shè)計(jì)；鋼管樁

中圖分類號(hào)：U448.27  文章編號(hào)：1004-4655( 2016) 02-0027-03

1工程概況

 南昌市朝陽(yáng)大橋位于南昌大橋與生米大橋之間，距上游生米大橋約3.5 km，距下游南昌大橋約2.5 km。主橋?yàn)榱�塔單索面波形鋼腹板斜拉橋，跨徑布置�?79+5×150+79)m，塔墩同結(jié)，主墩位于贛江河道深水區(qū)，下塔柱高24.417 m。主橋通航孔斷面為單箱五室六道腹板，橋面設(shè)置2 010雙向橫坡。

 0號(hào)節(jié)段長(zhǎng)33.2 m，混凝土頂板寬36.8 m，厚0.26 m，承托處高0.9 m，懸臂長(zhǎng)3.9 m，底板寬29.8 m，厚0.25 m，承托處高0.8 m。人非通道挑臂長(zhǎng)7.02 m，為鋼結(jié)構(gòu)，與底板預(yù)埋件焊接（見圖1）。塔梁結(jié)合段腹板一共六道，沿橋梁中心線對(duì)稱布置，外側(cè)腹板厚0.8 m，中腹板厚0.8 m，內(nèi)腹板厚1.5 m。波形鋼腹板內(nèi)襯混凝土設(shè)置于過渡墩橫梁及塔柱橫梁附近區(qū)域，順橋向長(zhǎng)度分別為5.6 m和5.73 m，與波形鋼腹板同高。

2 0號(hào)塊支架總體設(shè)計(jì)

2.1施工條件

 主橋段一般水深10～13 m，河床覆蓋層為砂礫，層厚0～10m，下伏基巖為強(qiáng)一中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，強(qiáng)度0.2～5.0 M Pa。0號(hào)塊下主塔頂面外輪廓尺寸寬14.5 m（順橋向），長(zhǎng)為26 m（橫橋向）；主墩承臺(tái)平面尺寸為六角形結(jié)構(gòu)，高6.5 m，上下游側(cè)圓弧包角，寬18 m（順橋向），長(zhǎng)30 m；圍堰為雙壁鋼圍堰，內(nèi)壁尺寸比承臺(tái)每邊大10 cm，外側(cè)大170 cm，高17 m。0號(hào)塊長(zhǎng)33.2 m，橋面頂板寬36.8 m，底板寬29.8 m，高4.7 m，總重量6 293 t，其中混凝土重6 038 t，鋼結(jié)構(gòu)重255 t。

2.2施工方案確定

 在0號(hào)塊施工中，常采用支架法及托架法2種施工工藝。考慮到0號(hào)塊超長(zhǎng)、超寬而承臺(tái)相對(duì)較小的特點(diǎn)，本著盡量不破壞下塔柱墩身及對(duì)墩身后期處理簡(jiǎn)單的原則，確定主橋0號(hào)塊選擇鋼管樁法施工。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，鋼管支架施工按立柱受力點(diǎn)分為3種情況：一是采用河道內(nèi)插打鋼管樁，二是采用鋼套箱作為承力點(diǎn)，三是利用承臺(tái)及封底混凝土作為承力點(diǎn)。通過明確支架受力體系傳遞方式的總體原則，對(duì)不同施工方案的可操作性、安全性、綜合效益進(jìn)行比較分析，推薦采取“鋼管樁+立柱（支承在承臺(tái)及鋼套箱內(nèi)，扇形）+型鋼

支架”結(jié)合形式。

 主梁0號(hào)節(jié)段支撐系統(tǒng)采用鋼管柱（樁），支撐在承臺(tái)上的采用西609 mm×16 mm鋼管，河床內(nèi)采用ɸ820 mm×12 mm鋼管打入巖層，鋼管之間采用工25b鋼作為連接系。

 鋼管支架上順橋向布置頂分配梁，分配梁采用HN700×300型鋼，在兩端懸臂部分采用20b槽鋼連接，分配梁上橫橋向布置工25b鋼，間距400 mm（混凝土橫梁處200 mm）。頂分配梁與鋼管立柱焊接，以抵抗支撐系統(tǒng)的水平力。

 兩側(cè)翼板支架采用ɸ48 mm×3.5 mm小鋼管排架，間距400 mm×900 mm，支架水平方向設(shè)置水平剪刀撐，底部及頂部各設(shè)一道，中間每?jī)刹皆O(shè)置一道；支架四邊與中間每隔四排支架立桿設(shè)置一道縱向剪刀撐，由低至頂連續(xù)設(shè)置，剪刀撐的構(gòu)造滿足規(guī)范要求。

 圖2為0號(hào)塊H型鋼、鋼管布置平面圖，圖3為0號(hào)塊順橋向支架立面及斷面圖。

3支架構(gòu)造設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

3.1支架構(gòu)造設(shè)計(jì)

 朝陽(yáng)大橋水中15號(hào)~ 20號(hào)主墩0號(hào)塊施工需搭設(shè)大型現(xiàn)澆支架，下塔柱兩蓋梁以外范圍為扇形鋼管支架，底部支撐在承臺(tái)和圍堰上，兩蓋梁范圍內(nèi)采用縱橫向分配梁，直接支撐在塔柱頂面。支架長(zhǎng)35.2 m，寬39 m，高23~26m。支架平臺(tái)分為上部和下部結(jié)構(gòu)兩大部分，上部結(jié)構(gòu)包括底模、縱橫向分配梁、欄桿等；下部結(jié)構(gòu)包括鋼管柱（樁）、樁帽（座）、平聯(lián)、墊座等。

 底模采用12 mm厚優(yōu)質(zhì)竹膠板，下設(shè)6 cm×8 cm木方，間距25 cm支撐在工25b鋼分配梁上。支架縱向（順橋向）每排鋼管樁頂設(shè)置單根HN700×300型鋼縱梁，縱梁放置在樁頂凹槽內(nèi)特制墊座上，縱梁間設(shè)雙工25b鋼或雙槽20連接系，在支點(diǎn)處腹板兩側(cè)設(shè)置加勁肋，中間每隔2m在腹板兩側(cè)設(shè)置加勁肋。H型鋼縱梁頂橫橋向設(shè)置工25b分配梁，間距40 cm，混凝土橫梁下間距20 cm，通過U形卡與縱梁連接牢固。

 支架基礎(chǔ)采用ɸ609 mm鋼管柱，全部支撐在承臺(tái)頂面或封底混凝土頂面，在原混凝土頂面植錨固鋼筋，安裝斜鋼管柱后，錨同鋼筋與鋼管焊接，并焊接水平方向的工25b鋼支撐，澆筑基礎(chǔ)墊石混凝土。

 圍堰外側(cè)30根ɸ820 mm×10 mm鋼管樁打入基巖頂面，圍堰以內(nèi)均為ɸ609 mm×16 mm鋼管，支撐在混凝土墊石上，鋼管柱（樁）間采用雙工25h鋼（長(zhǎng)度>3m時(shí)）連接。

3.2支架受力驗(yàn)算

 以20號(hào)主墩支架平臺(tái)為例，計(jì)算支架平臺(tái)的基礎(chǔ)及上下部結(jié)構(gòu)承載能力，主要包括：頂面底模—’25b鋼分配梁~HN700×300縱梁—'鋼管柱（樁）斗基礎(chǔ)。

 根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和支架布置，0號(hào)塊荷載分別按橫梁、橫梁之間、橫梁外側(cè)懸臂結(jié)構(gòu)三部分計(jì)算，按線荷載集度( k N/m)和均布荷載(k N/m2)計(jì)算相應(yīng)支架結(jié)構(gòu)受力，同時(shí)考慮0號(hào)塊底板和頂板分塊澆筑施工的情況。支架結(jié)構(gòu)自重按結(jié)構(gòu)實(shí)際重量計(jì)算，考慮施工期間6 k N/m2的施工荷載。

 根據(jù)JTG D60-2004《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》中4.3.7，風(fēng)載計(jì)算公式：F w h=K0K1K3WdAwh本次計(jì)算取橋位處50 a-遇風(fēng)速為36.4 m/s，對(duì)應(yīng)風(fēng)壓值Wd為800 Pa。結(jié)合本支架平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特性，設(shè)計(jì)風(fēng)速重現(xiàn)期換算系數(shù)K0取0.8；風(fēng)載系數(shù)K1取值1.9；地形、地理?xiàng)l件系數(shù)K3=1.08；A w h為橫橋向迎風(fēng)面積，m2�？傻茫猴L(fēng)力橫橋向時(shí)對(duì)平臺(tái)的作用力最大，其值F w h=65.4 k N；支架風(fēng)載傳遞到縱向分配梁，再由縱梁傳遞至縱梁中間的槽20連接系斜撐，偏保守計(jì)，假定由單組槽20斜撐承擔(dān)，通過直角三角形斜邊換算，得斜撐軸力N= 112.5 k N；槽20斜撐應(yīng)力σ= 34 M Pa<[σ]= 140 M Pa；風(fēng)力計(jì)算亦滿足規(guī)范要求。

4結(jié)語

 通過0號(hào)塊支架方案設(shè)計(jì)分析，結(jié)合朝陽(yáng)大橋工程的具體施工效果，使用鋼管柱支架作為0號(hào)塊的施工支架變形在容許范圍內(nèi)，方案合理、安全可靠，滿足施工需要。對(duì)于超寬梁結(jié)構(gòu)．承臺(tái)較小、且周邊環(huán)境復(fù)雜條件下施工0號(hào)塊現(xiàn)澆箱梁，通過方案的設(shè)計(jì)分析、實(shí)際施工得出以下結(jié)論：根據(jù)下部結(jié)構(gòu)形式，在0號(hào)塊荷載分布情況下，設(shè)計(jì)承重支架形式；因地制宜選取支撐點(diǎn)的布置位置，應(yīng)在圍堰、承臺(tái)施工過程中充分考慮，設(shè)置需要的相關(guān)預(yù)埋件；波形鋼腹板橋梁自重較輕，如果采用混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮荷載需求，需采取其他措施，合理選取支撐點(diǎn)。