J匝道桥支架设计与软基处理

1、J匝道支架设计与软基处理摘 要：结合厦漳青礁互通枢纽工程J匝道桥右幅第九联跨径30m，桥宽16.5m简支箱梁施工，介绍了钢管立柱贝雷梁支架在软地基段现浇箱梁施工中的应用，供同类型工程施工时参考。关键词：钢管立柱，贝雷梁支架，软地基，现浇箱梁一、工程概况厦漳青礁互通枢纽工程位于厦门海沧与漳州龙海交界处，互通北侧为琦山，南侧为地势平坦的海沧规划区。J匝道桥右幅第九联位于厦门青礁村与漳州白礁村交界处，该地区原地貌多为鱼塘，地质均为较厚淤泥软弱土层，地基承载力较差。该联墩身高度约26.727.3m，上部结构采用4×30m等高等宽现浇连续箱梁。二、现浇支架方案设计根据本桥所处地形和箱梁结构形式

2、，选择钢管立柱贝雷梁支架形式，跨中选用临时支墩。即每个支墩选用双排钢管立柱，钢管支撑于2.2m×2.2m×0.3m预制块上，承台位置直接支撑于承台之上，预制块下方浇注水泥稳定层，并使用贝雷片组成的桁架作为箱梁现浇支架。钢管立柱贝雷梁支架结构自下而上由基础、钢管立柱、水平连系杆件、工字钢横向承重梁，贝雷梁纵梁等组成。三、支架受力验算1、说明事项（1）本计算书中插图除特殊说明外，均采用cm为单位；（2）文字计算中的单位统一采用“KN·m”制；（3）本项目梁高1.8m,断面16.5m桥宽计算。2、材料混凝土：砼=26.5KN/m3。(依根施工设计图提供）竹胶板: 竹胶板

3、=9.0KN/m3；w=90.0Mpa；E=6.0×103Mpa；=0.012m；长×宽=2.44×1.22m，W=0.00000024m3方木： 木=8.0KN/m3；w=12.0Mpa；E=9.0×103Mpa（马尾松）。 宽×高：0.1m×0.1m W=0.13/6=0.000167m3 0.12cm×0.12m W=0.123/6=0.000288m30.60×0.01m螺旋钢管: A=0.018526m2 E=2.05×105Ftp；W=0.001072m3 贝雷片：单组M=788.2KN

4、83;m；单片Q=245.2KN：Fri=250500cm4 Www=3570cm3 E=2.1×105Ma(按A3钢）。I36工字钢：Ix=1.657×10-4m4；Www=9.2×10-4m3 w=145Mp3、匝道桥断面16.5m桥宽、梁高1.8m、跨径30m支架验算（1）贝雷片受力验算本桥贝雷片横桥向均一样，故对最不利一组进行控制验算跨中标准断面(9.8m3/m)每组贝雷片对应的箱梁砼截面 A组贝雷片 1.21 m3/m B组贝雷片 0.72m3/m C组贝雷片 1.1 m3/m D组贝雷片 1.11 m3/m E组贝雷片 0.76 m3/m 故对A组弯应

5、力验算贝雷片进行控制验算 普通墩处断面(17.66m3/m) A组贝雷片 2.25m3/m B组贝雷片 2.47m3/m C组贝雷片 2.23 m3/m D组贝雷片 1.12 m3/m E组贝雷片 0.76 m3/m 断面(8.4m3/m) A组贝雷片 1.44m3/m B组贝雷片 1.23m3/m C组贝雷片 1.75 m3/m D组贝雷片 1.12m3/m E组贝雷片 0.76 m3/m （2）立柱至中支墩跨贝雷片验算（跨径12.19m)1）荷载 A组贝雷片承受横桥向1.25m宽度范围荷载模板、横木、纵木自重：q1=0.012×1.25×9.0+0.1×0.1

6、×1.25×8/0.4+0.12×0.12×1.25×8/0.6=0.63KN/m。混凝土自重：q2=1.21×26.5=32.1KN/m。 q3=2.25×26.5=59.6KN/m。 q4=1.44×26.5=38.2KN/m。施工荷载：均布荷载2.5KN/m2 q5=2.5×1.25=3.13KN/m。2）强度验算计算模式：(弯应力简化成简支梁更为安全）截面特性：单组M=788.2KN·m；单片Q=245.2KN：Ig=250500cm4 Wo=3570cm3 E=2.1×105

7、Ma(按A3钢）。荷载组合(q、qa、qb叠加）q=q1+q2+q5=35.86KN/mqa=q1+q4+q5=41.96KN/mqb=q1+q3+q5=63.36KN/m反力F1=269KN反力F2=311KN强度验算M=1/8ql2 =1/8×35.86×12.22 =667KN·m<M=788.2KN·m 满足要求！3）剪力验算剪力:Qmax=F2/2=311/2=155KN<单片Q=245.2KN。 满足要求！4）刚度验算fmax=5ql4/384EI=5×35.86×12.24/(384×2.1

8、5;108×25.05×10-4) =21.7mmf=12200/400=30.5mm。 可以满足要求！（3）双拼I36工字钢受力验算1）荷载工字钢所承受单组贝雷片荷载B组受力如上，A、C组算法与B组一致故过程省略单根I36工字钢Ix=1.657×10-4m4；Wx=9.2×10-4m3 贝雷片重量：每组2.75/3*2=1.83KN/m 取跨中最不利A组做简支梁验算贝雷片重量：每组1.83×15=27.5KNM=(FA+27.5)/2×0.83=(312+27.5)/2×0.83=140.9KN.mmax=M/W =140

9、.9/(9.2×10-4)/2=76.6Mpaw=145Mpa 满足要求！ （4）螺旋钢管立柱(42.5*0.8cm)1）单根钢管荷载（一排支墩4根钢管） 墩柱边单根钢管立柱N=10组贝雷片重量总和(2×A+2×B+2×C+2×D+2×E+贝雷片自重) N1=(2×311+2×250+2×292 +2×263+2×204+27.5×10/2)/6=463KN 跨中单根钢管立柱N2=(2×269+2×173 +2×266 +2×256+2

10、×204+27.5×10/2)/6=408KN计算钢管荷载取N=463KN 2）强度和稳定计算600*1mm钢管：=145Mpa;E=2.1*105Mpa;I=80677.8cm4, w=2687813.8mm3;A=18526mm2。强度验算：max=N/A=463/1.8526×10-2=25(Mpa) =145Mpa稳定验算：回转半径：r=（I/A）0.5=0.2087m钢管横向连接最大间距为10m钢管柱长度取10m，按两端铰接，l0=10m，则：= l0/r=10/0.2087=47.916查路桥施工计算手册p789页，得：轴心受压钢构件的纵向弯曲系数=0

11、.838 max=N/(A)= 29.8 Mpa =145Mpa。满足要求！（5） 混凝土扩大基础计算混凝土条形扩大基础宽取2.6×2.4m计算，基础上布1根钢管，扩大基础采用C30钢筋混凝土基础,厚50cm；底层配16间距为20cm的钢筋网片，面层配12间距为20cm的钢筋网片。墩位处支撑在承台上，故不进行承载力验算，本桥墩钢管柱取27m计算钢管自重=27×0.0185×78.50=39.266KN中支墩立柱最大竖向力：N3=408+39.27=447.27KN 混凝土扩大基础自重：G=2.6×2.4×0.5×25.0=62.4KN

12、竖向荷载：N4=447.27+62.4=509.7KN。基础面积：A=2.6×2.4=3.24m2混凝土条形扩大基础下面为5%水泥稳定层20cm，水泥稳定层摩擦角取35度，单块基础有效面积则为：A=（2.4+tg35×0.2)2=6.45 m2。要求地基承力=N4/A=509.7/6.45=79.02KPa。施工现场对基础位置进行触探试验检测地基承载力小于79.02×1.4=110Kpa时应进行换填加固等方案进行处理，处理后再进行基础预压。 （6）支架整体稳定性计算 1）荷载分布根据公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004，支架为临时结构，按1/10频计算：基

13、本风速：V10=28.8m/s基本风压：W10=0.5KN/m2空气重力密度：=0.012017e-0.0001Z=0.012017e-0.0001×15=0.012 KN/m3高度Z处的设计基准风速：Vd= K2K5V10=0.79×1.38×28.8=34.3m/s设计基准风压：Wd=(Vd2)/(2g)=(0.012×34.32)/(2×9.81)=0.72KN/m2支架+梁高按3.5m实体计算，则：桥横向风荷载标准值：Fwh=k0k1k3WdAwh=0.75×1.1×1.0×0.72×15

14、5;3.5=31.2KN其中：k0为设计风速重建期换算系数，对于施工架设期桥梁，k0取0.75。 k1为风载阻力系数，k0取1.1。 k3为地形、地埋条件系数，一般地区k3取1.0。 Wd为设计基准风压。 Awh为横向迎风面积，按实际尺寸计算(15×3.5)。(支墩至支墩径度总长15m )着力点距迎风面荷载中心距27+3.5/2=28.75m，27米为墩高，则弯矩：倾覆M倾=21.6×28.75=621KN·m2）支架整体稳定验算当支架搭设完毕，而主梁未开始作业时，支架自重小，整体稳定性最差，故选此状态进行控制计算。抗倾覆M=G*LG：模板、方木、贝雷片、36工字

15、钢横梁等自重L：自重重心到支墩外侧螺旋管的距离=13/2=6.5m模板：0.012×17.72×9=1.9KN/m方木：17.72/0.4×0.1×0.1×8+16.5×1/0.6×0.12×0.12×8=6.7KN/m钢桁架片：5KN/m贝雷片：19.1×10=191KN工字钢：17×4×0.66=44.9KNM抗=【（1.9+6.7+5）×10.4+191+44.9】×6.5=2452KN.m稳定系数M抗/M倾=2452/621=3.951.3，满足要

16、求。四、主要施工方法及技术措施1、基础处理根据J匝道右幅第九联现场地质情况，需对鱼塘进行排水，并进行基础换填。排水完毕后，及时清理鱼塘内淤泥，并采用路基段山体爆破片石以及砂性土进行换填，填筑时使用压路机进行分层碾压，每层厚度为15cm。换填完成后，在上层浇注一层15cm厚水泥稳定层，使用压路机碾压，并保证表面平整度。最后按设计要求安放预制块，预制块地面和水泥稳定层不准有空隙，防止出现不均匀沉降。预制块安放后需进行基础预压，预压荷载取单根钢管柱所受最大荷载，加载采用预制块叠加方式，每2小时观察一次沉降。2、钢管立柱安装钢管立柱起着将箱梁荷载和施工荷载传递到基础上的作用，立柱下部直接支承在预制块或

17、承台顶面上，并在顶部设桩帽，用以支承其上工字钢。预制块顶面保证其平整度，若钢管底部与预制块顶面有空隙，采用小钢板填实，不准有空隙出现。钢管立柱安装前按设计方案摆放预制块并测量顶面标高，根据测量数据调整钢管下料长度。立柱安装时，必须保证管柱的垂直度，避免偏心受压，钢管接缝处采用小钢板梆焊。安装完毕后，立即加焊柱间水平连系杆件，根据该联高度，设置三道连系杆件，连系杆件采用以保证钢管立柱整体稳定性。3、横向承重梁安装横向承重梁起着将箱梁荷载和施工荷载集中传递到钢管立柱上的作用，由采用2根I36型钢断续焊接而成，在贝雷梁安装和钢管桩受力的相应位置焊接加劲板。承重梁安装时应注意加劲板位置与钢管桩的位置对

18、应，安装完成后，将其与钢管立柱顶部点焊连接，以增强钢管立柱的整体稳定性。4、贝雷梁纵梁安装贝雷梁纵梁横桥向共布置10组，根据箱梁不同结构部位采用不同档距布置。贝雷梁组间采用新制支撑架及45cm、90cm的标准支撑架或长度25cm的短联板连接，以增强自身抗扭抗弯能力。贝雷梁使用吊机配合拼装，根据吊机起重能力，将贝雷梁单片组拼成组整体吊装。5、支架预压支架及模板安装完成后，根据规范要求对支架进行预压，目的是消除支架非弹性变形，收集支架弹性变形数据，作为箱梁设置预拱度的依据。预压荷载为梁体重量和施工荷载的120，按照箱梁的荷载分布进行加载，采用砂袋和钢筋堆码，分别在贝雷梁支点处、1/4跨、跨中、3/4跨径共7处位置布置测点，观测其沉降值。预压时加载顺序同箱梁混凝土浇筑顺序，即从箱梁的两端向跨中方向对称推进，按照05080120的顺序分级加载，每级加载完成后每2小时观测1次，直至变形稳定为止，