跨越省道227线中桥门洞施工方案

第４０卷第９期　２　０　１　４年３月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩ　ＩＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．９　Ｍａｇ．　２０１４　・１８１・　文章编号：１００９・６８２５（２０１４）０９—０１８１－０２　跨越省道２２７线中桥门洞施工方案　崔晓丽　（高沁高速公路建设管理处，山西晋城０４８０００）　摘要：以高沁高速跨￥２２７中桥为工程案例，根据建设项目的具体情况，对连续箱梁门洞式支架法施工方案作了介绍，进而对工　字钢的强度与刚度、钢管的强度与稳定性及基础的强度进行了验算，以确保工程质量。　关键词：门洞，钢管，荷载，验算　中图分类号：Ｕ４４５　高沁高速跨￥２２７中桥为跨越省道￥２２７而设，￥２２７省道现状　为８．５　ｍ宽沥青混凝土路面，本次设计桥下预留净宽满足１２　１１１，　净高满足５　ｍ，桥位与路线法向夹角为１４６。，现浇预应力混凝土连　续箱梁为单箱双室横断面，悬臂长２　Ｉｎ，梁高２．２　ｉｎ，顶、底板与桥　面同坡，锚具为ＯＶＭＩ５—１２型锚固体系及配套千斤顶。　１　门洞设置方法　高沁高速￥２２７分离立交所跨越省道￥２２７为长治到晋城主要　交通道路，桥梁上部施工时，不允许中断交通，且周围也不具备改　线条件，故在现浇上部结构时，必须预留通道，以满足￥２２７正常　通行。我部在现浇上部箱粱结构时，在桥址处顺￥２２７搭设门洞，　宽度为５　ｉｎ，ｆ－Ｉ洞立杆采用＋２ｏｏ　ｍｍ　ｘ　５　ｍｍ钢管柱，间距为　０．６　ｉｎ，横桥向在钢管顶部焊接３０　ｃｍ宽钢板，然后在其上横向放　置１排Ｉ　２８ａ工字钢，并与钢板焊接连接，作为顺桥向Ｉ　２８ａ工字　钢（横桥向间距为０．５　Ｉｎ）的支撑，顺桥向工字钢用０２８钢筋点焊　连接，以保持其整体性，增强支架的稳定性。两侧钢管柱最高　４　ｍ，钢管柱基础均采用断面为１．０　ｍ　ｘ　１．０　ｍ（宽ｘ高）条形Ｃ２５　钢筋混凝土基础，条形基础上下两面设置１０　ｃｍ　ｘ　１０　ｃｍ的钢筋网　片，条形基础顶上预埋１　ｃｍ厚钢板，用于与钢管柱焊接连接（门　洞图见图１）。　纵向垫木ｌ０　ｃｍｘｌ０　ｃｍ　横向垫木１５　ｃｍｘｌ２　ｃｍ　横　横向Ｉ　２８ａ　工宇钢．；；　。　—　丽　塾三主塑，　（间距５０　ｃｍ）　＋２００ｍｉｎｘ５　ｍｍ钢管柱　』＼　３壶０　ｅ厚ｍｘＪ３钢ｅｍ　　１　ｍｘｌ　ｒｆｌ混凝土基础　Ⅱ一Ｉ曲三至　１　ｍ　Ｉ．＿．１　ａ）门洞Ｉ—Ｉ断面图　Ｉ　２８ａ工字钢　纵向垫木ＩＯ　ｃｍｘｌ０　ｃｍ（间距３０　ｃｍ　间距５０　ｃｍ）　横向Ｉ　２８ａ工宇钢　：…Ｌ……／　ｆ间距　６０　ｃｍ　）　￣，２ｏｏｍｉｎｘ５　ｈｉｍ钢管柱　３０　ｃｍｘ　３ｅ　ｍ　（单侧共１０１根）　宽厚钢中至中６０　ｃｍ净距４０　ｃｍ　图１　ｆ－１洞断面图　２工宇钢、钢管及基础验算　门洞跨越处为现浇箱梁的跨中部分，门洞顺桥向工字钢上面　的方木及模板搭设，同满堂碗扣式支架，其验算在支架设计方案　收稿日期：２０１４－０１－１９　作者简介：崔晓丽（１９８１．），女，工程师　文献标识码：Ａ　里已进行过，这里仅对工字钢的强度与刚度、钢管的强度与稳定　性及基础的强度进行验算。　２．１　工字钢的强度与刚度验算　２．１．１　箱体处荷载计算　１）纵横垫木：横向垫木１５　ｃｍ　ｘ　１２　ｃｍ；间距６０　ｃｍ。纵向垫木　１０　ｃｍ　ｘ　１０　ｃｍ；间距３０　ｃｍ。ｗＩ＝（０．１５　ｍ　Ｘ　０．１２　ｍ／０．６　ｍ＋　０．０１　Ｉｎ　／０．３　Ｉｌ１）Ｘ８００　ｋｇ／ｍ。＝５０．７　ｋｇ／ｍ　。　２）模板：底模，侧模均采用占＝１０　ｍｍ一１２　ｍｌｎ原竹胶板。ｗ　＝　０．０１２　Ｉｌｌ　Ｘ１　０３０　ｋｇ／ｍ。＝１２．３６￣１３　ｋｇ／ｍ　。　３）内模板（本桥为单箱双室，每一个室的内模用５　ｃｍ　ｘ５　ｅｍ　加劲肋３０根，一个室的周长是９．５４　ｍ，面板采用６＝１２　ｍｍ原竹胶　板，箱梁底板长度为８　Ｉｎ）：ｗ３＝（２　Ｘ　３０　Ｘ　０．０５　ｉｎ　ｘ　０．０５　ｎｌ　Ｘ　８００　ｋｇ／ｍ’＋２　Ｘ９．５４　Ｘ０．０１２　Ｉｎ　ｘ　１　０３０　ｋｓ／　）／８＝４４．５　ｋｓ／ｍ　。　４）新增浇重量（跨中标准断面，面积：７．７　ｍ　，箱梁底宽　８．０　ｍ）：ｇ４＝７．７　ｍ　ｘ２　６００　ｋｇ／ｍ　／８　ｉｎ＝２　５０２．５　ｋｇ／ｍ　。考虑胀　模因素：８％，动载系数：１２％，合计：２０％。故新浇混凝土重量：　＝　１．２　Ｘ　＝１．２　Ｘ２　５０２．５　ｋｇ／ｍ　＝３　００３．０　ｋｇ／ｍ￣。　５）施工荷载：Ｗ５＝２５０　ｋｇ／ｍ　。跨中段每平方米荷载为：　＝Ｗ　＋　Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５＝５０．７＋１３＋４—４．５＋３　００３＋２５０：　３　３６１．２　ｋｇ／ｍ　。　２．１．２顺桥向工字钢强度、刚度验算　箱梁截面内工字钢（横桥向间距０．５　ｍ）单位长度荷载值为：　ｇ＝Ｗ　ｘ０．５：１６．８　ｋＮ／ｍ。　１）内力计算。　ａ．跨中最大弯矩为（工字钢跨径按５　ｍ考虑）：　：一１／８ｑｌ　＝１／８　Ｘ１６．８　Ｘ５　＝５２．５　ｋＮ・ｍ。　ｂ．支撑处剪力计算（工字钢跨径按５　ｍ考虑）：　Ｑ　：０．５ｑｌ＝０．５　Ｘ１６．８　Ｘ５＝４２．０　ｋＮ。　２）选择型钢截面。　型钢所需截面抵抗矩为：Ｗ：　［ｏｒ　］＝５２．５　Ｘ　１０　／（１４５　Ｘ　１Ｏ　）＝３６２．１　ｃｍ　。　故采用工字钢Ｉ　２８ａ，其截面抵抗矩　＝５０８　ｃｍ’，可以满足　施工需要。Ｉ　２８ａ工字钢力学特性：工字钢弹性模量Ｅ＝２．１　Ｘ　１０　ＭＰａ。弯曲允许应力［ｏｒ　］＝１４５　ＭＰａ。抗剪允许应力［　］＝　８５　ＭＰａ。截面陨性矩Ｌ＝７　１１０　ｃＩｌ】４＝。半截面面积矩Ｓｘ＝２９２．７　ｃｍ３；　截面抵抗矩　＝５０８　ｃｍ　。截面面积Ａ＝５５．４　ｃｍ　。工字钢中部　厚度ｄ＝８．５　ｍｍ。自重ｇ＝０．５５　ｋＮ／ｍ。　３）截面应力刚度验算。　型钢自重产生弯矩为：　・１８２・　第４０卷第９期　２　０　１　４年３月　．山　西　建　筑　１）钢管桩强度验算。　＝Ｍｇ＝０．１２５ｑ／２＝Ｏ１２５　ｘ０．５５　ｘ５　＝１．７　ｋＮ’ｍ。　总弯矩值：　Ｍ＝５２．５＋１．７＝５４．２　ｋＮ・ｍ。　Ｎ／Ａ＝５２．１　ｘ　１０　／（２１．６×１０Ｉ４）＝２４．１　ＭＰａ＜［　１＝　１４０　ＭＰａ。　弯矩正应力：　＝　钢管桩的强度满足要求。　２）钢管桩稳定性验算（钢管桩按４　ｍ高考虑）。　Ｗｘ＝５４．２　ｘ　１０　／（５０８　ｘ　１０＿０）＝９９．２　ＭＰａ＜［　］。　Ｑ＝４２．０＋０．５５　ｘ５／２＝４３．４　ｋＮ。　支撑处总剪力值：　ｒ　＝ＱＳ　／（Ｉｘｄ）＝４３．４　ｘ　１０　ｘ　２９２．７　ｘ　１０一　／（７　１１０　ｘ　１０一　ｘ　８．５　ｘ　１０　）＝２１．０　ＭＰａ＜『ｒ］。　根据ＪＴＪ　０２５－８６公路桥涵钢结构及木结构设计规范，钢管桩　的稳定性验算公式为：　Ｎ＝Ａ　ｘ　ｌ×［　］。　其中，Ⅳ为计算轴向力；Ａ　为毛截面积；　为轴心受压构件　的纵向弯曲系数，根据计算构件的长细比，在该规范中表１．２．１６—　２中查阅。　４）跨中挠度验算。　纵梁单位长度荷载值ｑ＝１６．８＋０．５５＝１７．４　ｋＮ／ｍ。　＿厂＝ｑＬ４／（１２８ＥＩ）＝１７．４　ｘ　１０　ｘ５４／（１２８　ｘ２．１　ｘ　１０”ｘ７　１１０×　１０一　）＝０．００６　ｍ＝６　ｍｍ￣＜／＿，／４００＝１２．５　ｍｍ。　立杆按两端铰支考虑：其长度系数：　＝１。　立杆的长细比：Ａ＝　：（１×４）／（６．９　ｘ１０　）＝５８．０。　‘　经验算，门洞ｌ　２８ａ工字钢满足支架上各种荷载承载能力及　刚度方面的要求。　根据Ａ＝５８．０，查表１．２．１６－２并内插得：　ｌ＝０．７８３。　２．１．３　横桥向工字钢强度、刚度验算　横桥向每侧钢管顶部布置一排Ｉ　２８ａ工字钢作为顺桥向　Ｉ　２８ａ工字钢的支撑，钢管间距为６０　ａｍ，其受力图如图２所示。　Ｑ　Ｑ　Ｑ　２４５．２　ｋＮ＞Ｎ＝５２．１　ｋＮ。　Ｎ＝Ａ　ｘ　１　ｘ［ｏ－］＝２１．６　ｘ　１０一ｘ　０．７８３　ｘ　１４０　ｘ　１０　Ｎ＝　故，钢管桩的稳定性满足要求。　』　２０．　３０　』　　．３０　ｉ　　２０　．２．３条形基础及基地承载力验算　Ｃ２５混凝土允许压应力［　］＝１７．５　ＭＰａ，０．６　ｍ长条形基础　上按支撑１根钢管桩（钢管桩横桥向间距为０．６　ｍ），条形基础顶　图２横桥向工字钢受力图（单位：ｃｍ）　作用的荷载为上述（２．２）计算中钢管桩顶部所受荷载Ｎ＝８３．９　ｋＮ　及钢管桩自身的重量，作用面积为钢管桩外径所包围的面积。　故作用在条形基础顶部的荷载为：　Ｎ＝５２．Ｉ＋４　ｘ０．２：５２．９　ｋＮ。　由图２可知，Ｑ＝４３．４　ｋＮ，钢管上一共有１排Ｉ　２８ａ工字钢，　故每一根工字钢受力为Ｑ＝４３．４　ｋＮ。　工字钢所受弯矩为：　Ｍ…＝１／６ＱＬ＝１／６　ｘ４３．４×０．６：４．３　ｋＮ・ｍ。　＝　＝条形基础顶Ｃ２５混凝土所受的压应力为：　ｏｒ＝Ｎ／Ａ　＝５２．９　ｘ１０　／３１４．２　ｘ１０～＝１．７＜『ｏｒ］　４．３　ｘ１０　／（５０８　ｘ１０　）＝８．４　ＭＰａ＜［ｏ－　］。　＝Ｑｔ　／（７７ＥＩ）＝４３．４　ｘ１０３　Ｘ０．６３／（７７　Ｘ２．１　Ｘ１０”Ｘ７　１１０×　条形基础下地基要求承载能力。　０．６　ｍ长条形基础重量为：　Ｗ：０．６×１　ｘ　１×２５＝１５　ｋＮ。　１０一　）＝０．０１　ｍｍ＜Ｌ／４００＝１．５　ｍｍ。　２．２钢管桩的强度与稳定性验算　钢管柱规格是，１，２００　ｍｍ×５　ｍｍ，考虑到在厂房存放了一年　多，有的地方有些锈蚀，从安全角度出发，按其锈蚀１．５　ｍｍ考虑，　计算时以＋２ｏｏ　ｍｍ　ｘ３．５　ｍｍ钢管进行计算：　担００　ｍｍ　ｘ３．５　ｍｍ钢管力学特性：　工字钢弹性模量Ｅ＝２．１　ｘ１０　ＭＰａ。　条形基础对其下地基的压应力为：　ｏｒ＝Ｎ／Ａ＝（５２．９＋１５）ｘ　１０　／（０．６　ｘ　１）＝１１３．２　ｋＰａ。　压实度达到９０％的灰土，其承载能力可以达到２５０　ｋＰａ以上，　故基础满足要求。　参考文献：　［１］施工设计图纸［ｚ］．　轴向允许压应力［　］＝１４５　ＭＰａ。　截面惯性矩，ｔ＝１　０４３．２　ｅｍ　。　截面面积Ａ＝２１．６　ａｍ　。　［２］ＪＴＧ／Ｔ　Ｆ５０－２０１１，公路桥涵施工技术规范［ｓ］．　［３］ＪＴＧ　Ｄ６３—２００７，公路桥涵地基与基础设计规范［ｓ］．　［４］ＪｒｒＪ　０２５—８６，公路桥涵钢结构及木结构设计规范［Ｓ］．　［５］ＪＴＧ　Ｄ６０－２００４，公路桥涵设计通用规范［Ｓ］．　［６］ＪＴＪ　１２８—２０１０，建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范［ｓ］．　［７］ＪＧＪ　１３０　２０１１，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范　［Ｓ］．　［８］ＪＴＪ　１６６—２０１０，建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范　『Ｓ］．　回转半径ｉ＝６．９　ａｍ。　自重ｇ＝０．１７　ｋＮ／ｍ。　钢管外径对应的圆面积Ａ　＝３１４．２　ａｍ　。　工字钢横桥向间距为０．５　ｍ，而钢管横桥向的间距是０．６　ｍ，　工字钢在支点处的剪力为４３．４　ｋＮ（由本节２．１计算知）。　Ｎ＝０．６／０．５　ｘ４３．４＝５２．１　ｋＮ　Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｍｉｄ－ｂｒｉｄｇｅ　ａｃｒｏｓｓ　ｈｉｇｈｗａｙ　２２７　Ｈｎｅ　ＣＵＩ）【ｉｎｏ．１ｉ　（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｏｆｉｆｃｅ，Ｇａｏｑｉｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｄｅｐａｒｔｅｎｔ，Ｊｉｍｎｃｈｅｎｇ　４８０００，Ｃｈｉ０ｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｇａｏｑｉｎ　ｈｉｇｈｗａｙ　ａｃｒｏｓｓ￥２２７　ｍｉｄ・ｂｒｉｄｇｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉｉｆｃ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏ—　ｊｅｃｔ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｂｏｘ　ｇｉｒｄｅｒ　ｄｏｏｒ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ｓｕｐｐｏ￣ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｎ　ｃｈｅｃｋｅｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｈ—ｓｅｃｔｉｏｎ　ｓｔｅｅｌ，ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ，ｓｏ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｏｏｒ　ｏｐｅｎｉｎｇ，ｓｔｅｅｌ　ｐｉｐｅ，ｌｏａｄ，ｃｈｅｃｋ