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(qū)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(gòu)造為15m×40m預應力先簡支后連續(xù)預制T梁,下部構(gòu)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(gòu)施工方案
根據(jù)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(jié)構(gòu)工程,制訂施工方案時需重點研究和解決。橋梁基礎、下部構(gòu)造尺寸見圖1。
圖1 舒溪口大橋基礎、下部構(gòu)造尺寸(單位:cm)
從施工企業(yè)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(yè)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(cè),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(yè)平臺部位及樓梯外側(cè)掛密目式安全立網(wǎng)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(wěn)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。
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(wǎng)防護,腳手架最大搭設高度50m。
根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ130—2001),腳手架各桿件主要設計計算參數(shù)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(zhuǎn)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。
2.鋼管支架施工方案驗算
2.1 立桿穩(wěn)定性驗算
組合風荷載時,設計荷載值
式中,N
G1K為腳手架結(jié)構(gòu)自重標準值產(chǎn)生的軸向力;N
G2K為構(gòu)配件自重標準值產(chǎn)生的軸向力;∑N
GK為施工荷載標準值產(chǎn)生的軸向力總和,內(nèi)、外立桿可按一縱距(跨)內(nèi)施工荷載總和的1/2取值。
支架系統(tǒng)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(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)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。
N
G1K=6.24 kN
N
G2K=1.78+ 0.413=2.193 kN
ΣN
GK=0.945+0.394=1.339kN
N=1.2(N
G1K+N
G2K)十0.85×1.4ΣN
GK=1.2×(6.24+2.193)+ 0.85×1.4×1.339=11.713kN
立桿計算長度
L
0=kμh=1.155×1.5×1.8=3.119m
式中:k為計算長度附加系數(shù),取1.155;μ為考慮腳手架整體穩(wěn)定因素的單桿計算長度系數(shù),應按表2取值;h為立桿步距。
由風荷載設計值產(chǎn)生的立桿段彎矩M 可按下式計算:
M
w=0.85×1.4M
wk=0.85×1.4w
kl
ah²/l0
式中:M
wk為風荷載標準值產(chǎn)生的彎矩;w
k為風荷載標準值(kN/m ),M
wk=0.7 μ
zμ
sωo ;μ
z為風壓高度變化系數(shù),按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009-2001)規(guī)定取值,施工地點地面粗糙度B級,μ
z=1.0X(z/10)
0.32=(50/10)
0.32=1.674;μ
s為腳手架風荷載體型系數(shù),墩柱腳手架參照半封閉密目式安全網(wǎng)狀況,背靠建筑物為敞開式,取μ
s=1.39=1.3X0.089=0.1157;μ為擋風系數(shù),按規(guī)范取0.089;ωo為基本風壓,按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB50009—2001)取值,根據(jù)橋梁所在地區(qū)經(jīng)驗取o.55 kN/m。
則風荷載標準值
W
K= 0.7 μ
zμ
sωo = 0.7 X 1.674 X 0.115 7×0.55=0.074 6 kN/m
風荷載設計值產(chǎn)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(qū)域作為吊臂,該區(qū)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(yè)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(yè)平臺后綁扎鋼筋,澆筑砼。
舒溪口大橋全部墩位下部結(jié)構(gòu)均采用高墩支架施工,未出現(xiàn)安全事故,墩柱、系梁、蓋梁砼外觀質(zhì)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(jié)構(gòu)荷載規(guī)范I-s-I。
【3】JGJ13O-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[s]。