蔡家嘉陵江大桥北引桥现浇箱梁超高支架设计技术

蔡家嘉陵江大桥北引桥现浇箱梁超高支架设计技术

Summary：主要介绍重庆蔡家嘉陵江大桥北引桥超高支架超高支架结构及设计，介绍引桥高支架采用的关键技术，为今后超高支架设计、施工在同类型桥梁施工过程中发挥借鉴作用。Keys：最高;支架;设计;借鉴一、工程概况重庆市蔡家嘉陵江大桥线路南接礼嘉片区礼白路，跨过嘉陵江，北接蔡家片区代家院子立交，全长约1442m，城市主干道、设计车速60Km/h，双向八车道，主桥采用双塔双索面等高塔斜拉桥，桥跨布置为140+320+140=600m。蔡家岸引桥段第五联P14-P17跨，地势由南向北渐变缓慢抬高，全部为陆地。支架从P14承台至箱梁底面，最高高度达98.5米，属超高支架施工，在国内罕见，为重庆市桥梁现浇箱梁最高支架。本文章主要从高支架设计计算及施工安全出发，为今后类似超高支架施工现浇箱梁做指导建议。箱梁技术指标P14-P17墩一联三跨150m，单箱双室预应力混凝土斜腹板等截面连续箱梁。梁高2.8m，箱梁顶板宽17.0m，底板宽9.0m，箱梁顶板厚0.26m，底板厚均为0.24m。腹板厚均为0.5m，两侧悬臂长均为3.3m。箱梁截面特点：本篇文章主要介绍高达98.5米最高P14-P15跨左幅支架的关键部位设计情况。四、高支架参数高支架立面示意图高支架平面图（含右幅）1、构造参数P14-P15钢管立柱跨度为(10.4+12.8+6+14.2m)的跨径布置，结构形式自下而上依次为扩大基础（桩基础）、φ820×10钢管立柱、325×6（529×10）钢管横联、桩顶2I45b分配梁、贝雷梁（翼板处间距为90cm，其余位置间距为45cm）、I14分配梁@60cm、碗扣钢管。2、材料参数贝雷梁16Mn[σ]=310mpa，型钢材料均采用Q235,弹模2.1×10-5Mpa，容许轴向应力为205Mpa，容许轴向弯曲应力为205Mpa；分配梁变形按外露模板小于L/400控制。3、荷载取值组合荷载=1.35×（支架自重+砼荷载+模板荷载+碗扣支架自重）+1.4×（施工荷载×0.7+风荷载×0.6）。4、地基承载力取值工程区卵石层多呈中密状，地基承载力特征值可取300.0kPa；粉质粘土层多呈可塑状，地基承载力特征值可取120.0kPa；粉土层较松散、湿地基承载力特征值可取100.0kPa。5、设计荷载取值（1）支架结构自重。材料按实际结构自重计算。（2）箱梁砼荷载。钢筋混凝土砼荷载取26KN/m3。（3）施工荷载。施工荷载按4KN/m2计算（4）碗扣钢管荷载。钢管支架荷载按40kg/m3计算；（5）模板荷载。模板荷载按1kN/m2计算；（6）风荷载。6、高支架主要材料（1）、混凝土基础：箱梁支架基础采用C30桩基混凝土基础。（2）立柱钢管：箱梁支架下部结构所用为直径820毫米钢管。（3）、型钢：箱梁支架除了贝雷梁采用Q345钢外，其余型钢全部材料Q235钢。（4）、钢板：采用Q235钢材性能标准。（5）、焊接材料：焊接材料采用与母材相匹配的焊丝、焊剂和手工焊条，且应符合现行的国标要求。焊缝等级均为二级，同时焊缝20%进行抽查。五、支架计算设定（1）、计算假设支架按梁单元进行计算，预埋牛腿处理成固端结构。分配梁按一般梁单元进行计算。（2）高支架计算模型：跨度为(10.4+12.8+6+14.2m)。本支架结构简单，所以进行整体建模分析，结构模型如下：（3）、加载荷载情况荷载情况按箱梁实际断面加载。（4）、计算工况箱梁支架计算工况一（强度）：组合荷载=自重×1.35+砼荷载×1.35+（模板荷载+碗扣钢管荷载）×1.35+施工荷载×1.4×0.7+风荷载×1.4×0.6。箱梁支架计算工况二（刚度）：组合荷载=自重×1.0+砼荷载×1.0+模板荷载×1.0+碗扣钢管荷载×1.0。六、高支架计算（1）结构支反力竖向最大支反力为210.3t，位于图中箭头位置（2）支架各部分强度计算支架计算结果满足设计要求（3）局部稳定性计算钢管立柱为主要受压部件，φ820×10最大轴向压力为210.3t，若不考虑横联斜杆提供的弹性支承，按桩底固定，桩顶铰接计算;立柱截面积A=254.469cm2;Iy=208728.198cm4;iy=sqrt(Iy/A)=28cm；有μ=0.7，则立柱长细比λ=μL/iy=0.7×6000/350=12，查表得φ=0.989，Q235钢抗压容许应力[σ]取205Mpa，则立柱轴向抗压稳定临界应力为[σ]st=φ×[σ3]=203.75Mpa，临界轴向压力A×[σ]st=630.57t>210.3t,即立柱稳定性、承载力均满足要求。（4）整体稳定性验算将自重作为恒载，其他荷载作为活载输入计算模型进行屈曲分析有其前6阶特征值如下：即本模型整体稳定性系数=10.99，满足规范要求。七、支架预压为保证箱梁砼结构的质量，支撑体系搭设完毕铺设底模板后必须进行预压处理，以消除支架、支撑方木和模板的非弹性变形和地基的压缩沉降影响，同时取得支架弹性变形的实际数值，作为梁体立模的抛高预拱值数据设置的参考。本次预压分为1/4跨延横桥向三点布测，跨中1/2布设三点。其中测得跨中加载至设计荷载120%时，最大下沉值为18毫米，弹性压缩为10毫米，非弹性压缩8毫米。其他各点根据线性原则满足设计及施工要求。结语：本次的超高支架的设计及施工完毕后，监测数据与设计基本相符。通过本次98.5米高的超高支架顺利施工完成，为今后现浇箱梁超高支架施工提供了很好的范例，可以作为今后同类桥梁设计施工提供借鉴意义。Reference：【1】《公路桥涵施工技术规范》2020【2】交通部颁布实施的《公路桥位勘察设计规范》（JTJD60-91）【3】《重庆蔡家