现浇箱梁门洞贝雷片设计与施工

北李官E匝道桥跨京沈连接线门洞贝雷片设计与施工1、工程概况北李官E匝道桥上部结构为10-25+35+40+35+3-30+33+35+33+25+35+2-25m的预应力连续箱梁，共计23孔。第21孔上跨京沈高速连接线，与之交角为90°(见图一)，交汇点桩号K0+464.547，路面高程37.433m，梁底高程46.436m,为保证施工期间车辆正常通行，门架搭设后净空高度为5.1m。图一:北李官E匝道桥（第21孔）施工平面图门架施工采用碗扣式脚手架(2.3m)和贝雷片(1.5m)组合的支撑方式。门架采用2×12m跨径的贝雷片分别跨越连接线的左右幅。2、支架结构概述脚手架立杆长为2.3m,上下各设置0.10m的螺旋托。脚手架立杆纵向间距0.6m,横向间距为0.9m，步距为1.2m。脚手架底端放置在12cm×20cm枕木上。普通型贝雷片横向间距布置时根据实际受力进行调整，在箱梁腹板处使用四排单层贝雷片；中心设置两组贝雷片，支撑架间距为0.45m,翼板处荷载较小，设置1组双排贝雷片，支撑架间距为1.0m。上部贝雷片布置见图二：图二：上部贝雷片布置图箱梁混凝土底最低标高为45.840m（大桩号右侧），最高标高为46.781m（小桩号右侧），高差为0.941m,施工时使用脚手架进行调整。3、脚手架受力计算3.1力学性能:支架采用Φ48×3.5mm碗扣式脚手架,钢管截面特性见表一:表一：碗扣式脚手架钢管截面特性规格截面积Amm2惯性矩Imm4抵抗矩Wmm3回转半径imm每米重量kg/mΦ48×3.5mm4.89×10212.19×1045.08×10315.83.843.2荷载组合跨中计算图示如图三：图三：腹板脚手架受力计算分析图腹板处为受力最大处，属最不利部位，此处支架立杆间距为0.9m×0.9m，步距1.2m。取0.9m×0.75m区域进行计算（S=1.16m2）：支架最大高度取h=2.5m，钢筋砼自重：26KN/m3，模板及方木体系重量：0.35KN/m2，施工人员及设备荷载：1KN/m2，砼振捣荷载：1KN/m2。人员及设备荷载：NQ1=1×0.9×0.9=0.81KN。砼振捣砼卸料荷载：NQ2=2×0.9×0.9=1.62KN。钢筋砼重量：NG1=1.16×0.9×26=27.14KN。模板重量（箱室内外）：NG2=0.35×(0.9+1.75+1.81)×0.9=1.40KN。支架体系重量：NG3=2.5×0.9×(0.18+0.15+0.1)=0.97KN。每根立杆荷载组合：N=1.4×（NQ1+NQ2）+1.2×（NG1+NG2+NG3）=1.4×（0.81+1.62）+1.2×（1.4+0.97+27.14）=38.82KN。3.3单肢立杆承载力计算长细比：λ=L/i=1200/15.8=76。由此查表得：ψ=0.744。立杆稳定性计算公式：N/ψA［σ］。A=489mm2，［σ］=205MPa。所以，立杆轴向允许荷载Nf=A×ψ×［σ］=489×0.744×205=74.582KNN=38.82KN故强度满足要求。3.4组合风荷载时单肢立杆承载力计算组合风荷载强度验算σ=NW/（A×ψ)+MW/W组合风荷载脚手架荷载NW=1.4×0.9×（NQ1+NQ2）+1.2×（NG1+NG2+NG3）风荷载产生的弯矩值MW=1.4×Wk×la×h2/10×1000风荷载标准值Wk=0.7×μz×μs×Wo基本风压wo=Vw2/1600式中：W-立杆截面模量，5080mm3；la-立杆纵距,取0.9m；h-立杆步距,取1.2m；Wk-风荷载标准值,KN/m2；Wo-基本风压,KN/m2；μz-风压高度变化系数,按照B类（城市郊区）离地20m高度查表得1.25；μs-风荷载体型系数，取0.5；Vw-风速,按照平坦空地地面，离地10m高度30年一遇10min平均最大风速，按10级大风计，取28.4m/s；NW=1.4×0.9×（0.81+1.62）+1.2×（1.4+0.97+27.14）=38.48KNwo=28.42/1600=0.5KN/m2Wk=0.7×1.25×0.5×0.5=0.22KN/m2MW=1.4×0.22×0.9×1.22/10×1000=40.0N·mσ=NW/（A×ψ)+MW/W=38.48/(489×0.744)+40/5080×1000=113.65MPa［σ］=205MPa故强度满足要求。4、贝雷片受力计算4.1荷载分析1#、2#、3#贝雷片结构形式一致，皆承受顶、底板混凝土荷载，计算强度和刚度时取承受最大荷载贝雷片即可。因2#贝雷片荷载最大，故以2#贝雷片为例进行受力计算。a、2#贝雷片混凝土荷载：1.907×26=49.582KN/mb、每组贝雷片每延米自重：(270×4)×(其他构件系数)1.05/3/1000=3.78KN/mc、内外模板及支架荷载：2KN/m2×7.7m=15.4KN/md、施工人员、机具、材料荷载：2.5KN/m2×2.17m=5.43KN/me、混凝土冲击及振捣产生的荷载：2.5KN/m2×2.17m=5.43KN/m荷载组合：1.2×(15.4+3.78+49.582)+1.4×(5.43+5.43)=97.7KN/m4.2贝雷片布置尺寸由于跨线部分位于平曲线段内，导致两条支撑线不平行，跨径为11.05m-11.1m之间，为保证单片贝雷片受力分析正确，同时为下步分配梁和支撑钢管受力分析提供数据，计算时对贝雷片进行单片受力分析，中间跨径统一取11.1m,两端悬臂各为0.45m。4.3贝雷片受力计算贝雷片按照双悬臂简直梁进行计算，计算图示如图四：图四：贝雷片受力计算分析图计算结果见下表二：表二：贝雷片受力表贝雷片编号贝雷片类型均布荷载KN/m支点反力（KN）支点处剪力（KN）弯矩（KN·m）RaRbQaQbMc1-12榀普通型16.095.995.988.788.7246.21-216.095.995.988.788.7246.22-14榀普通型48.9146.6146.6135.6135.6376.22-248.9146.6146.6135.6135.6376.22-348.9146.6146.6135.6135.6376.22-448.9146.6146.6135.6135.6376.23-12榀普通型21.0125.8125.8116.4116.4322.93-221.0125.8125.8116.4116.4322.94-12榀普通型21.0125.8125.8116.4116.4322.94-221.0125.8125.8116.4116.4322.95-14榀普通型48.9146.6146.6135.6135.6376.25-248.9146.6146.6135.6135.6376.25-348.9146.6146.6135.6135.6376.25-448.9146.6146.6135.6135.6376.26-12榀普通型16.095.995.988.788.7246.26-216.095.995.988.788.7246.2由计算结果可知，2#和5#贝雷片受力最大，M=376.2KN·m[M]=1688KN·m,符合要求Q=135.6KN[Q]=245KN，符合要求。4.4挠度计算由上计算可知腹板范围内贝雷片荷载受力最大。弹性挠度按实腹梁计算，考虑腹杆变形对贝雷片结构挠度的影响，取腹杆变形影响系数1.1。且荷载只考虑砼、模板、支架、贝雷片总重，则荷载为49.58+3.78+15.4=68.76KN/m。已知条件：四排单层贝雷片I=1001988cm4非弹性挠度主要为贝雷片销接错孔挠度f非=0.05(n2-1)=0.75cm=7.5mm。f弹=6.6mmf非+f弹=14.1mm27.75mm(L/400=11100/400),满足要求。5结语通过对上部荷载分析和稳定性计算，并经过施工验证，确定门洞上部施工采用碗扣式脚手架和贝雷片组合的支撑方式的经济性和合理性，解决了此类桥梁上部施工支撑和拆除的难点。参考文献：[1]中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB_50017-2003钢结构设计规范[S].中国计划出版社，2003.[2]中华人民共和国交通运输部，JTG/TF50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ166-2008[4]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008