水中墩承台施工中的反吊支架计算 3页

第25卷第4期市政技术Vol.25No.42007年6月MunicipalEngineeringTechnolo盯June，2007文章编号:1(X)9一7767《20()7》04一0253一03水中墩承台施工中的反吊支架计算谢让碌’，崔迎红2(1.上海市政养护管理有限公司，上海200336;2.上海奉贤公路建设发展有限公司，上海201400)摘要:以工程为实例介绍了因桥位处河道狭窄，河水较深，而无法采用传统的围堰方法施工，改用反吊支架施工的工艺，并通过具体的力学计算，确定了反吊支架各部位所取材料的规格，对施工注意事项做了简要描述。关键词:水中墩;反吊支架;承台;钻孔桩;型钢中图分类号:U445，469文献标识码:BAPPlicationofHangerFrameforConstructionofPileCaPinWaterXIERang一lu，CUIYing一hong1工程概况非对称布置的先锋桥，造成主航道西移，致使Pm081五洲大道工程是上海市浦东新区2005与2006年水中墩承台处于主航道之中，若施工所占面积稍宽，度的重点工程。它西接跨越黄浦江的翔殷路隧道，东则造成航道堵塞，影响河道通航。连郊环线A30浦东段及在建的上海桥隧工程(崇明(2)明水太深越江工程)，是未来江苏启东方向、上海崇明等地经浦经测量，河水深达4.4m(现状河底标高约一1.gm)东新区进出上海市中心城区的主要通道。以上。五洲大道8标段工程主线桥Pln081与Pm082两(3)承台自重大，对支架承载能力要求高桥墩3座承台位于高桥港河道中。其中Pm081墩因单只承台混凝土119耐，自重280多t。考虑到施距河岸较远，该处河水也更深，为工程的施工难点。工附加荷载，支架承载力必须在340t左右，方可确保高桥港河道净宽约44.5m，为规划外环运河，通安全。航航道宽25m，设计以此要求布置桥跨。跨越高桥港3方案比选河道的主跨为第Smsl跨，跨径36.443m，为简支预水中墩承台施工，通常不外乎围堰筑岛、抱箍支应力T型梁，高架桥主线与河道以59“夹角斜交。架等几种形式。Pm081桥墩承台边沿距高桥港河道西驳岸净距如前所述，因河水深，为抵抗侧压力，围堰壁厚必离约5.9m，靠近主航道，明水水深达4.4m以上，河须加大，则势必堵塞航道;且围堰施工时填人物与围底软泥厚1.om左右。堰拆除时回填物清理工程量均较大，经济上也不合高桥港河道常水位标高2.62m，河道两侧驳岸标算，所以围堰法施工先被排出。高3.62m。水中墩设计承台底标高均为2.60m，承台至于抱箍法，因钻孔桩桩头不如预制桩规则，表面不平整，摩擦力不易控制，加上水下安装与拆除抱厚2.20m;为长15.Zm，宽3.6m圆端矩形承台。2施工特点与难点箍均较难实施，也被排除。经反复比选，最后决定采用承台底模反吊方法(1)河道狭窄施工。经查，高桥港河道为六级航道。由于该处原有1座反吊法的主要思路是:首先，在钻孔灌注桩施工收稿日期:Zoo7es02es28时，灌注水下混凝土结束后，由桩顶插人型钢作为反作者简介:谢让碌(1971一)，男，重庆大足人，工程师，学士，主要从事路吊支架体系的承力短柱，等钻孔桩施工完成，在型钢桥施工建造技术管理工作。短柱顶焊上型钢扁担;然后，在型钢扁担上打孔穿挂 ·254.市政技术第25卷圆钢吊杆，再在吊杆上放置4道型钢纵梁;最后，在型施工中所用型钢等材料经力学计算确定，以确保钢纵梁上放置方木隔栅与竹胶合板底模并固定。至结构绝对安全。此，水中承台反吊支架体系完成，见图1。水中承台施工完成，待混凝土强度达70%以后方可拆除反吊支架系统。4力学计算4.1荷载情况Pm081承台混凝土113.slm3，计重2837.75kN，考虑结构自重与施工荷载，乘以系数1.1，总荷载为3121.skN。4.2许用应力取值a)平面图(m)钢材取屈服强度235MPa，安全系数取2，得许用应力为117.SMPa。4.3顶部扁担计算每承台设8根扁担。为简化计算，假定荷载均匀分布，则每根承重390.2kN，经4根吊杆悬挂在扁担上，每根吊杆集中荷载为97.5skN，则断面扁担受力情况见图2。】PIP!PIPIPIPIPIP9215011(X)1父192142四印!29142a)A一断面b)B一B断面b)A一A剖面图(cm)图2扁担受力情况经受力分析可知，两图均在柱顶支撑处产生最大弯矩，其值分别为89.746kN·m和140.472kN·m。(1)按最大弯矩为89.746kN·m验算扁担民曰二解甲:毛117.SMPa，得W、)763.scm3。因采用双拼槽钢，则只需槽钢抗弯截面模量俄)763.8/2=381.gcm3即可。查表知28C号槽钢满足要求，故采用双拼30号槽钢作A一A断面类型扁担。(2)按最大弯矩为140.472kN·m验算扁担W:〕1195.slcm3。查表可知双拼36a号已满足要求，考虑到此扁担两端悬臂较长，但为降低挠度，且扁担材料可回收，c)B一B剖面图(cm)采用双拼40a号槽钢。4.4吊杆强度计算如上所述，每根吊杆承重97.55kN，民扭二戊仍簇117，SMPa，得d)32.smm，故取口34圆钢作吊杆。d)A节点4.5底部纵梁计算注:1、顶部扁担之间以钢筋点焊连接提高整体性。由图可知:承台施工全部荷载由4根槽钢纵梁承2、中间两纵梁搭接长度大于50cm。担，其中中间2根承担荷载较多，两侧承担荷载相对图1承台施工反吊底模示意图较少。故验算以中间纵梁为依据。 2007年第4期水中墩承台施工中的反吊支架计算.255·中间纵梁由2根搭接而成，可分别看作等跨距三因各结构长度或跨度均有限，其受力伸长或挠曲跨连续梁，跨距为2.0m，受力情况见图3。较小，可予以忽略。施工中为提高整体稳定性，以钢筋点焊方式将各承重钢结构连接在一起。5施工注意事项(1)预埋短柱插人钻孔桩时，必须尽可能保持垂直，因为受压构件倾斜易失稳，承载能力将大大下降。图3纵梁受力情况(2)反吊支架体系中纵梁采用单根20号槽钢，为非对称结构，为防止其受力后发生扭曲等形变(俗称均布荷载叮=2.5x2.Zx(0.72+0.5)xl.1=7.3slt=“单边”)，在穿吊杆的两端各4Ocm段槽钢口加焊73.slkNlm。ICm厚钢板，以使该段呈箱型，提高稳定性。由图3可知，三跨等跨距连续梁最大弯矩出现在(3)穿越承台台身的圆钢吊杆以必50PvC塑料边跨，其值为22.143kN·m。管套裹，以便承台达到要求强度后，拆除支架时将吊得W、)185.45。m，。杆顺利抽出。套管留下的孔洞以同标号细石混凝土查表知20号槽钢满足要求，故取20号槽钢为纵梁。填实。4.6方木横梁计算(4)因焊接处通常是受力集中处，焊缝质量缺陷木材抗弯强度设计值取llMPa，安全系数取有可能影响整个支架体系的结构安全，所以必须保证2.0，则木结构许用应力为5.SMPa。焊接质量。横梁承担均布荷载q二60.skNlm。6施工效果与纵梁类似，方木横梁可看作三跨连续梁，同理，采用反吊法施工水中承台最终取得了比较满意最大弯矩出现在边跨，其值从洲二9.14kN·m。的效果。经统计，第一座水中承台从开始破除钻孔灌方木抵抗矩二幼入即6，取方木高度h二25cm，则注桩桩头，至浇完混凝土，共耗时19d，符合预先排定蠕落5.SMPa，得W:多1661.82Cm3;因取方木高度h二的施工计划。随后，第二座与第三座水中承台也相继25cm，所以方木宽度b)15.95cm。故取20cmx25Cm顺利完成，施工周期还略有压缩，为顺利实现总的工方木作承台底部横梁。期目标打下良好基础。并且施工过程安全稳妥，未发4.7承压短柱计算生任何安全或质量问题。整个承台共14根钻孔桩，设14根短柱，则每根采用该方法施工1座水中墩承台，仅有6lm长短柱承重223kN。因型钢抗压强度戊仍鉴117.SMPa，的36b号工字钢因埋在承台混凝土内不能回收，折成得A)18.98c时，查表知14以上工字钢即满足要求。材料成本与制作费总共不到2万元，其他材料均在反稳定性验算:凡=二法刀乞2〕223kN，取工字钢弹性吊支架体系拆除时予以回收，大部分在第二、第三座模量E=ZOOGPa，柱长2，25m，得最小惯性矩1)水中承台施工中被周转使用。229c耐，再取2.5安全系数，则需工字钢最小惯性矩该工程在采用反吊支架法施工水中墩承台时，航1)572.5c时，查表，取36b号工字钢满足要求。道仍照常通行，且工程本身的质量、安全及经济性也4.8底模计算得到较好体现。如图知方木横梁间距最大50cm，扣除方木宽度ZOcm，则底模净跨距为30。m。底模承担竖向总荷载q=60.5kN/m。为便于计算，将底模近似看成三跨等距连续梁，参考文献:弯矩最大在边跨，则:材幻也二3/4伽产=0.408kNOm。取竹胶板抗弯强度许汇1]杨文渊，徐森.桥梁施工工程师手册[M』.2版.北京:人民交用值为SMPa，有占忘;肠叩。缓SMPa，则:通出版社，20()1.底模需要截面抵抗矩:W。)城奋8二51000m耐。[2l江正荣，朱国梁.简明施工计算手册[M].北京:中国建筑工竹胶板底模尺寸为1.22mx2.44m，其单位宽度业出版社，1989.内截面抵抗矩可达54000m耐，所以满足强度要求。[3l单辉祖.材料力学教程[M].北京:国防工业出版社，2003.