1、跨河道连续箱梁膺架平台设计与施工1.工程概况 xx高速公路xx河立交桥设计为28+40+40+28m变截面预应力连续箱梁，全桥长136m。梁高由2.5m按二次抛物线渐变至1.5m，梁截面型式为单箱双室结构，桥面宽12.75m。该桥1#2#墩横跨西江排洪河道xxx河，河道跨宽度为45m。2#3#墩横跨省道，道路宽为10m，设计净空5m。该桥设计箱梁混凝土为一次性浇筑成型。2.支架的设计根据设计因素、桥址情况及考虑施工安全可靠，针对跨河道处现浇箱梁施工，采用钢管桩、贝雷片搭设膺架平台，然后在平台上再搭设碗口满堂支架进行施工。设计主要解决的问题有两个方面：一是钢管桩的承载力、刚度和稳定性；二是贝雷片2、梁的整体强度、稳定性和刚度。主要材料：530-10螺旋钢管、321型贝雷片（高1.5m、每节长3m）、I40b工字钢、I20b工字钢、碗口式脚手架。主要设备：50T汽车吊一台、DZ-90振动锤一台、电焊机4台3.膺架平台的设计现浇平台平面（附图1）及平台断面图（附图2）如下：3.1膺架平台的布置延箱梁横截面布置6根530-10螺旋钢管，箱室范围4根，翼板处各一根。利用DZ-90振动锤打入河床持力层做为桩基础，钢管桩顶部横向是双I40b工字钢做横梁，横梁上放置7组单层双排贝雷片做纵梁，贝雷片上横向布置I20b工字钢，纵向间距为60cm，利用I20b工字钢在其上搭设碗口式满堂架。钢管桩与横梁通过焊3、接固结联系、横梁与贝雷梁U型螺栓联系、I20b工字钢通过5道5槽钢纵向通长点焊构成整体。碗口架下旋底托与I20b工字钢采用梅花状点焊联系。3.2受力机理3.2.1横向工字钢及贝雷梁的受力横向工字钢的受力既是碗扣支架传来的竖向力。横向工字钢是直接放置在贝雷梁膺架上的，因此其承受的荷载将直接传递给贝雷梁膺架，对于贝雷梁膺架的加载，采用梁单元荷载形式，即间距为60cm的横向工字钢的受力将折算为均布荷载，也就是将横向工字钢传递给贝雷梁膺架的集中力除以60cm，就是贝雷梁膺架的均布力。3.2.2支墩横梁受力贝雷梁膺架是直接放置在钢管支墩横梁上的，支墩横梁将作为连续梁承受7组贝雷梁传递下来的集中力。3.24、.3临时支墩受力临时支墩的受力就是支墩横梁传递的集中荷载。4.膺架平台的设计验算4.1验算说明4.1.1混凝土按照实际荷载计算，但需乘以1.3的模板和施工荷载系数。4.1.2贝雷梁膺架承受的荷载转化为均布荷载计算。4.2贝雷梁验算由于混凝土箱梁的单位重量受位置影响不断变化，因此导致贝雷梁在各段的受力不尽相同，计算上需要找出最不利的受力工况。最不利的工况显然是在墩顶横隔墙下那一跨的贝雷梁受力最不利。如果此跨均为2.5m梁高的横隔墙，那么贝雷梁承受的均布荷载是：18.94m21m2.65t/(m2)1.365.3t/m此65.3t为每米混凝土箱梁的重量，那么全部分配给混凝土箱梁底板下的贝雷梁，按15、0片(单排)计，并乘以1.3的不均匀系数，可得每片贝雷梁承受的均布荷载是：(65.3t/m)/(10片)1.38.5t/m从安全保守的角度进行贝雷梁的受力分析，在承受8.5t/m的均布荷载工况下，贝雷梁按7.5m跨的简支梁进行计算：贝雷梁承受的弯矩是M(1/8)(8.5t/m)(7.5m)259.8tm此弯矩值小于单层单排贝雷梁的容许受力值78tm，能够满足要求。4.3钢管桩受力计算 2#墩墩顶实体横梁为整个截面最大部位，其下部2排钢管桩受力最大，如果该处通过验算，那么其他部位钢管桩可以不再验算。4.3.1钢管立柱受力计算横梁处钢管桩最大受力是65t，桩基础采用的是直径530mm壁厚10mm的6、钢管，钢管面积是163.3cm2，那么在荷载65t情况下的应力是40MPa。最大墩高是5m，此钢管的回转半径是i18.3cm，钢管的柔度是27，查表得钢管稳定折减后的应力是：36MPa/0.94643MPa，能够满足要求。钢管桩入土深度计算如下： 4.3.2 基桩设计参数成桩工艺: 钢管桩承载力设计参数取值: 地勘资料孔口标高0.00 m桩顶标高0.00 m桩身设计直径: d = 0.53 m桩身长度: l = 5.8 m桩尖端部构造形式: 闭口4.3.3.岩土设计参数层号土层名称层厚(m)层底埋深(m)极限侧阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa)1粘性土3.303.304002细砂7、1.404.703503卵石2.106.801604504.3.4 计算参数表土层计算厚度li(m)极限侧阻力qsik(kPa)极限端阻力qpk(kPa)13.3040021.4035031.101604504.3.5桩身周长u、桩端面积Ap计算u = p 0.53 = 1.67 mAp = p 0.532 / 4 = 0.22 m24.3.6单桩竖向抗压承载力估算根据桩基规范按下式估算单桩承载力Quk = Qsk + Qpk土的总极限侧阻力标准值为：Qsk = lsmqsikli = 1.00 1.67 (40 3.30 + 35 1.40 + 160 1.10) = 594 kN总极限端阻8、力标准值为：Qpk = lpqpkAp = 1.00 450 0.22 = 99 kN 单桩竖向抗压极限承载力标准值为：Quk = Qsk + Qpk = 594 + 99 = 694 kN由于此结构为临时结构，能够满足受力要求。因此，将钢管桩(闭口或交叉钢板分四格)打入到卵石层内即可。5.平台施工质量控制5.1 管桩定位要严格按设计位置进行定位，在震动过程中全程测控纠偏，管桩垂直度控制在1%，平面位置控制在50mm内。5.2 管桩打入采用入土深度和贯入度双控制，以贯入度为主。沉入设计深度岩层，在每分钟贯入度小于3mm,继续激振3min贯入度稳定可以停止施工。如入土深度小于5.8m，则继续激振9、2min,至贯入度稳定在3mm/min之下则停止施打。5.3 每根管桩施工要对入土深度、贯入度形成施工记录，做到有据可查。5.4 每排钢管桩施工完成后采用横向剪刀撑联系，保证管桩横向稳定性。5.5 管桩插打完成后，管顶由于反复冲击摩擦受力，局部会发生变形而导致截面刚度发生改变，施工时需切除该部分。5.6 管桩顶标高要严格控制，避免安装横梁时出现脱空现象，造成管桩不能充分受力，而改变平台受力机理。5.7 膺架平台各连接部位确保连接牢固，保证平台的整体稳定性。6.平台施工安全控制6.1 管桩施工期间由项目部派专人负责现场的指挥和协调，确保施工质量及安全。6.2 施工前对振动锤液压、电气系统和机械部10、分进行检查，确保无故障隐患方可施工。6.3 振动锤钳夹螺旋管时必须钳紧无空隙，待压力表达到额定压力值时，才可以松开安全绳进行起吊。6.4 汽车吊在搭设好的平台上就位时，支腿必须支承在贝雷梁上，不得在两排贝雷梁之间空挡处支腿，避免吊车支腿处受力薄弱而失稳。6.5 振动前，首先利用锤体自重将管桩压稳不再沉降后方可开锤，避免出现空振导致吊臂振幅过大出现安全事故。6.6 每完成一跨平台立即在左右边界临水面安装围栏封闭，当天施工完成后对平台进行整体封闭严禁人员进入，除此还需安排专人看守。7.结束语7.1 设计方面在膺架平台设计方面，我们对平台受力最不利的结构部位进行了检算，同时依据梁截面不同，带来的线性11、受力分布变化，对结构上也进行了优化调整，在既满足结构稳定性的情况下，同时又避免了材料的浪费。在后续支架预压过程中，通过对每个管桩基础和贝雷梁跨中弹性挠度进行监测，沉降量、挠度均满足施工规范要求。7.2 施工方面充分利用了钢管桩基础和贝雷梁膺架这两个相对成熟的施工工艺，并把它们进行了有效结合。结构在实际使用中，安装较为简便，管桩承载力和平台整体稳定性也能满足施工要求，同时为下步满堂支架施工，提供了一个很好的支撑作业平台。该桥整体梁浇筑完成后线型控制顺畅、美观，也达到了预期的质量要求。7.3 存在的不足由于梁成型后受平台顶和梁底之间净高限制，吊车臂展开受限，部分管桩无法拔出，只能沿水线切除，造成了部分材料的浪费。7.4 有待改进之处下步如类似工程，要尽可能充分考虑桥成型后，管桩拔出设备需要的作业高度，避免材料的浪费。