现浇匝道连续梁墩梁式支架应用设计

现浇匝道连续梁墩梁式支架应用设计

孙钰洁

中铁二十三局集团第六工程有限公司重庆401121

摘要：以英雄大桥的互通C匝道桥第1联连续梁采用墩梁式支架法施工现浇箱梁为例，详细介绍了墩梁式支架的设计计算方法。采用该方法有效的解决了软弱地基区域内满堂支架搭设困难和较低施工质量风险等问题。

关键词：连续梁；现浇；墩梁式支架

1工程概况

英雄大桥位于南昌市，互通C匝道桥上跨A匝道、D匝道及改路。该桥全长为239.66m，上部结构跨径组成为2联×（4×29）m预应力混凝土连续箱梁，箱梁采用单箱单室，梁面总宽10.5m，净宽9.5m，梁高1.6m，梁底宽4.29m，梁体混凝土C50，体积1369.6m3，重量3665.87t。下部结构采用钻孔灌注桩基础，圆柱式墩柱，梁体与各墩正交布设。

2支架方案选择

该匝道桥第1联2-4跨位于鱼塘淤泥软基区域内中，水深约2m，淤泥厚度约1.5m，淤泥层下为粉质粘土和残积土、硬塑状；第2联5-8跨上跨A匝道、D匝道及改路。受到以上因素影响，为了有效避免该桥第1联因地基沉降导致现浇梁产生裂缝，为了避免第2联上跨匝道和改路的施工干扰和安全隐患，采取支架法现浇施工方案尤为必要。

该地区降雨频繁、雨量大等不确定性因素较多，满堂支架基础雨水浸泡后地基承载力明显下降，极易造成支架的不均匀沉降；墩梁式支架施工简单，适宜于软弱地基架设，承载力满足施工质量要求。综合地质、工期、质量、安全、成本等因素的考虑，并通过满堂支架和墩梁式支架两种施工方案进行比选，决定采用墩梁式支架体系为更为合理。

3墩梁式支架方案

匝道桥连续梁现浇支架体系采用钢管桩+贝雷梁柱式支架的墩梁式设计。采用12m×（1+2+3）×0.5m钢筋混凝土基础梁，基础梁底部经换填压实处理使满足承载力要求；立柱杆件采用529×8mm钢管作为支撑，立柱横桥向间距×纵桥向间距为（4×2.5）×（3×9）m；支撑上设横向I32a双拼工字钢做为垫梁；上部搭设贝雷梁片，一道纵梁由2片不加强贝雷片按间距0.9m组成，纵梁横向与钢管立柱位置一一对应，贝雷梁上设横向I12.6工字钢做为分配梁，梁上设10×10cm的纵向方木及横向方木，两侧翼板处在I12.6工字钢之上搭设碗扣架。模板宜用厚1.5cm的优质木胶板，横板边角宜用4cm厚木板进行加强，防止转角漏浆或出现波浪形，影响外观。横向、纵向布置图分别见图1、图2，此处纵断面只示意标准跨，其余桥跨处布置形式与其一致。

4墩梁式支架设计计算

4.1荷载分布简化

根据箱梁构造图，将荷载按5段简化，计算时将分配梁上部荷载按纵桥向0.4m宽恒载简化为每片分配梁上的线性均布荷载。

4.1.1恒载

混凝土重度取26kN/m3，并考虑1.05的超灌系数。模板及附属构件0.3kpa（《支架技术规范》表4.2.3-1），考虑到悬臂板处有竖杆及斜撑，底板下面设置两层方木，计算时放大3倍。为建模计算方便，荷载取值均为0.4m宽度范围的线荷载。

（1）离端横梁1～2m段（共两段）

箱梁悬臂端混凝土自重G1=4.8kN/m；箱梁腹板混凝土自重G2=15.2kN/m；箱梁底板混凝土自重G3=9.5kN/m；悬臂板模板及附属构件G4=0.4kN/m；腹板板模板及附属构件G5=0.4kN/m；底板模板及附属构件G6=0.4kN/m；荷载组合：悬臂端q1=G1+G4=5.2kN/m；腹板q2=G2+G5=15.6kN/m；底板q3=G3+G6=9.9kN/m；

（2）离端横梁2～7m段（共两段）

箱梁悬臂端混凝土自重G1=3.5kN/m；箱梁腹板混凝土自重G2=14.5kN/m；箱梁底板混凝土自重G3=5.8kN/m；悬臂板模板及附属构件G4=0.4kN/m；腹板板模板及附属构件G5=0.4kN/m；底板模板及附属构件G6=0.4kN/m；荷载组合：悬臂端q1=G1+G4=3.9kN/m；腹板q2=G2+G5=14.9kN/m；底板q3=G3+G6=5.2kN/m；

（3）离端横梁7～14m段（共一段）

箱梁悬臂端混凝土自重G1=3.5kN/m；箱梁腹板混凝土自重G2=12.0kN/m；箱梁底板混凝土自重G3=5.5kN/m；悬臂板模板及附属构件G4=0.78kN/m；腹板板模板及附属构件G5=0.4kN/m；底板模板及附属构件G6=0.4kN/m；荷载组合：悬臂端q1=G1+G4=3.9kN/m；腹板q2=G2+G5=12.4kN/m；底板q3=G3+G6=5.9kN/m。

4.1.2活载

根据《支架技术规范》中4.2.5模板支撑架的施工荷载标准取值。设备及人工荷载G7=0.4kN/m；混凝土浇筑冲击及振捣荷载G8=0.8KN/m；根据4.2.6作用于脚手架及模板支撑架上的水平风荷载标准值公式计算。其中，μz=1，μs=0.8，Wo=0.45kpa；经计算Wk=0.252kpa，保守取值0.5kPa。

5底、腹板支撑检算

底、腹板处支架从上到下依次为1.5cm竹胶板、间距30cm纵向10*10cm方木、间距40cm横向I12.6工字钢分配梁、贝雷梁、横垫梁、钢管柱、混凝土基础。

第1段荷载最大，计算时，选取该段进行验算；竹胶板面板宽度1.22m，其背带间距为30cm，面板按3跨等跨连续梁进行计算，计算时取纵桥向0.1m宽度范围。

底、腹板处面荷载为：恒载=38kpa、活载=3kpa。

6分配梁验算

采用间距0.4mI12.6型钢作为分配梁，其计算模型见图3。

图3分配梁结构计算简图

（1）离端横梁1～2m段

q1=1.2×5.2+1.4×（0.4+0.8）=7.92kN/m；q2=1.2×15.6+1.4×（0.4+0.8）=20.4kN/m；q2=1.2×9.9+1.4×（0.4+0.8）=13.56kN/m。

（2）离端横梁2～7m段

q1=1.2×3.9+1.4×（0.4+0.8）=6.36kN/m；q2=1.2×14.9+1.4×（0.4+0.8）=19.56kN/m；q2=1.2×5.2+1.4×（0.4+0.8）=7.92kN/m。

（3）离端横梁7～14m段

q1=1.2×3.9+1.4×（0.4+0.8）=6.36kN/m；q2=1.2×12.4+1.4×（0.4+0.8）=16.56kN/m；q2=1.2×5.9+1.4×（0.4+0.8）=8.76kN/m。

经计算分析，分配梁最大拉应力、压应力分别为37.6Mpa、37.3Mpa，小于容许应力[σ]=140MPa，满足应力要求。

分配梁剪应力最大值为

最大挠度为0.24mm<[f]=1600/400=4mm，满足要求。

7贝雷梁计算

通过贝雷梁的几何特性、桁架容许内力和材料、屈服强度及容许应力的参数选取，单排单层不加强型贝雷梁惯性矩I=250497.2cm4，截面抵抗弯矩W=3578.5cm3，最大容许弯矩[M]=788.2kN•m，最大容许剪力[V]=245.2kN。

雷梁计算采用3跨等跨径连续结构，其结构计算简图见图4。

（2）应力计算

经计算分析，分配梁上弦杆最大拉应力、压应力分别为94.9MPa、102MPa，最大拉应力、压应力分别出现在中间支撑处、两边跨跨中处，主要出现在内侧3道纵梁上；最大拉应力、最大压应力都小于容许应力[σ]=273MPa，满足应力要求。

下弦杆最大拉应力、压应力分别为103.2Mpa、116.6Mpa，最大拉应力、压应力分别出现在两边跨跨中处、中间支撑处，主要出现在内侧3道纵梁上；最大拉应力、最大压应力都小于容许应力[σ]=273MPa，满足应力要求。

腹杆最大拉应力、压应力分别为243.4Mpa、157.7Mpa，最大拉应力、压应力都出现在支撑处，主要是靠内侧3个支撑位置处的几根腹杆上；最大拉应力、最大压应力小于容许应力[σ]=273MPa，满足要求。

通过分析，贝雷梁内力、应力均满足规定要求，腹杆在支撑处应力较大，可在支撑位置处加强腹杆加以改善。

8横梁计算

横梁采用双拼I32a型钢，其参数为：A=13310mm2，I=2.2×108mm3，结构计算简图见图5。

（1）计算荷载布置

q1～q10为上部纵梁底部支反力，计算时验算横梁受荷载最大的一根进行验算，其中q1=183.1kN，q2=206.5kN，q3=246.7kN，q4=268.6kN，q5=263.2kN，q6=266.4kN，q7=267.4kN，q8=247.0kN，q9=206.5kN，q10=183.1kN。

（2）计算结果

经计算分析，横梁最大拉应力、压应力分别为32.3Mpa、81.5Mpa，小于容许应力[σ]=140MPa，满足应力要求。

10整体抗倾覆验算

结构计算简图见图6。

11结束语

英雄大桥的互通C匝道桥第1联上跨鱼塘淤泥软基区域和A、D匝道、改路，采用墩梁式支架进行现浇梁的施工，很好的解决了软弱地基的承载力不足、满堂支架搭设困难等问题的影响，实践证明了墩台式支架方案的施工快、抗干扰、降隐患的优越性。

参考文献：

[1]周水兴等.路桥施工计算手册.

[2]JTJ025-86公路桥涵钢结构及木结构设计规范.

[3]杨亚男等.支架技术规范.