山区高墩小半径互通立交桥现浇梁支架设计

山区高墩小半径互通立交桥现浇梁支架设计

梁开堃

中铁上海工程局集团第四工程有限公司

摘要：本文对山区高墩小半径互通立交桥现浇梁支架设计进行了相关

的探讨。

关键词：山区高墩；小半径；互通立交桥；现浇梁支架设计

1、工程概况

本溪至集安高速公路本溪至桓仁段田师傅互通立交A匝道桥起始桩号（AK0+339.358），终止桩号（AK1+511.358），本桥平面位于直线、缓和曲线、圆曲线上，最小曲线半径175m，纵断面位于R=2000m的竖曲线上，横桥向超高为2%-3%；墩柱形式为柱墩及空心薄壁，墩柱普遍较高，墩墩身最大高度为51m。全桥共11联，其中上部结构第2联（3*25）、第7联（4*25）、第8联（4*30）、第9联（4*30）、第10联（4*30）、第11联（4*30）为预应力砼连续箱梁，采用支架现浇法施工。

田师傅互通立交A匝道现浇箱梁为预应力钢筋混凝土结构，其中第2联上部结构采用单箱四室等高度箱形截面，连续梁桥面宽度为25.107-19.5m，底宽21.507-15.9m，梁高1.6m，在边支座位置加厚至1.92m；其中第7联、第8联、第9联、第10联、第11联上部结构采用单箱三室等高度箱形截面，连续梁桥面宽度为16m，底宽12.4m，梁高1.8m（30m梁型）、1.6m（25m梁型）；箱梁腹板标准厚度0.5m，顶板标准厚度0.25m，底板厚度0.25m。

图1.1-1 连续箱梁横断面

2、施工方案概述

田师傅互通立交A匝道桥第2联、第7联、第8联、第9联、第10联连续梁施工采用梁柱式钢管贝雷+盘扣组合支架方案；第11联连续梁施工采用落地承插型盘扣式支架方案。

钢管贝雷+盘扣组合支架体系从下往上依此为：条形基础、630钢管柱、双拼45工字钢横梁、321贝雷梁，16工字钢分配梁、Z型盘扣架、14工字钢分配梁，8×8cm方木、15mm竹胶板。钢管柱顺桥向每跨布置四排，横向每排布置5根；贝雷梁腹板位置布置间距为0.45m，箱式、翼缘位置布置间距为0.9m；盘扣架纵距为0.9m，横距为1.2m，步距1.5m；方木在腹板下间距15cm，底板横向间距30cm。组合支架架体最大高度为50m。

落地承插型盘扣式支架体系从下往上依此为混凝土垫层、Z型盘扣架、14工字钢分配梁，8×8cm方木、15mm竹胶板。盘扣架纵距为0.9m，横距为1.2m，步距1.5m；方木在腹板下间距15cm，底板横向间距30cm。架体最大高度为16m。

支架布置形式见下图：

图2.1-1 支撑体系横断面布置图

图2.1-2 支撑体系立面、平面布置图

3、支架荷载分析

3.1、恒荷载标准值

1、箱梁钢筋混凝土自重取26kN/m³。

2、模板及支架荷载取2kN/m²;

3、支架自重

本设计采用Midas Civil建模分析，支架自重由程序根据有限元模型设定的截面和尺寸自行计算施加。

3.2、活荷载标准值

1、施工人员、堆放荷载取q=2.5kN/m2；

2、振捣混凝土产生荷载取2kN/m2；

3、倾倒混凝土产生的冲击荷载取2kN/m2；

4、风荷载

根据《建筑结构荷载规范》第8.1.1条规定，风荷载标准值计算公式如下：

-风荷载标准值；

-高度Z处的风振系数，取1.0；

-风荷载体型系数，钢管取1.2，盘扣架、贝雷梁、模板取1.3。

-风荷载高度变化系数，B类地区，离地面高度50m，取1.62；

-基本风压，按照10年重现期，辽宁本溪县取值为0.35；

故风荷载标准值：

（1）钢管

将风荷载转化为均布荷载为:

（2）贝雷梁、盘扣架

单根钢管柱受力:

3.3、荷载分析计算

箱梁钢筋混凝土荷载分为顶底板混凝土荷载、腹板混凝土荷载、翼板混凝土荷载、横隔板荷载。建立最大跨度支架模型进行承载力检算，由于梁体在主墩位置腹板底板加厚，为真实模拟支架受力，按照梁体的截面变化位置及尺寸进行荷载分析，连续梁截面荷载划分及图示见图6.3-1、6.3-2；

图3.3-1 梁体横截面荷载分割示意图

图3.3-2 梁体顺桥向荷载划分示意图

在模型中荷载模拟为面荷载，箱梁钢筋混凝土荷载标准值见表3.3-1；

表3.3-1 箱梁钢筋混凝土荷载分配标准值

3.4、荷载组合

（1）验算支架结构强度、稳定性：1.3恒载+1.5活载。

（2）验算支架结构稳定性：1.3恒载+1.5活载。

（3）验算支架刚度、地基承载力：1.0恒载+1.0活载。

4、组合支架构件受力验算

4.1、计算模型及边界条件设置

本计算采用MIDAS/Civil结构分析软件计算完成。图4.1-1为支架分析模型图。模型中所有单元均为梁单元。

图4.1-1 支架分析模型

4.2、支架受力分析结果

4.2.1、盘扣架受力分析

图4.2-1 立杆组合应力值（185.0<300MPa，满足要求）

5

图4.2-2 立杆轴力图（81.9KN）

（1）、立杆长细比计算

-长细比：

-计算长度依据《建筑施工承插型盘扣式钢管脚手架安全技术标准》（JGJ/T231-2021）5.3.2 条，按下列公式计算，取大值：

：

-立杆截面回转半径，取20.1mm；

-支架立杆计算长度修正系数，取1.05；

-悬臂端计算长度折减系数，取0.6；

h-步距，取1.5m；

a-支架可调托座支撑点至顶层水平杆中心线的距离,取0.5m；

h’-顶层步距，取1.0m；

-顶层步距修正系数，取0.9；

-支撑架搭设高度调整系数，按照《建筑施工承插型盘扣式钢管脚手架安全技术标准》表5.3.2取值1.05；

计算得：

（2）、立杆稳定性计算

计算得：

立杆稳定性满足要求。

-杆件轴力设计值；

A-立杆面积，取571mm3；

-Q345钢管轴心受压构件的稳定系数，依据《建筑施工承插型盘扣式钢管脚手架安全技术标准》附表C.0.2,当长细比=82时，取0.615；

4.2.2、贝雷梁受力分析

图4.2-3 贝雷梁弦杆组合应力图（212.4<305MPa，满足要求）

4.2.3、双拼I45a工字钢受力分析

图4.2-4 2I45a工字钢横梁组合应力图（111.3<215MPa，满足要求）

4.2.4、钢管柱受力分析

图4.2.5 钢管柱轴力（1177.6KN）

钢管柱净截面面积：194.78cm²；

最小回转半径：ix=22cm；

钢管长度取8m（联接系间距）。

钢管柱的计算长度系数偏保守的按照一端固定一端不能转动但能侧移考虑，取ｕ=1.2。

（1）钢管柱的长细比：，钢材选用Q235钢，fy=235，=55，查《钢结构设计规范》附录D-1表受压构件的稳定系数φ=0.932。

（2）根据《钢结构设计规范》8.2.4条，钢管柱稳定性计算公式：

由图可以看出中墩钢管桩最大轴力为：F=1177.6kN；

钢管柱净截面面积：19478mm²；

最小回转半径：ix=219.23mm；

钢管长度：7m；

则

故钢管柱稳定性满足要求。

4.2.6、支架整体稳定性分析

支架结构整体稳定性分析结果如下：

图4.2.6 结构屈曲（临界荷载系数6.5>4，满足要求）

计算分析结果显示支架强度刚度稳定性满足规范要求

5、结束语

通过工程的实践证明，在传统的移动模架、挂篮悬灌无法实现高墩群小半径超大横坡连续现浇箱梁的情况下，采用落地钢管贝雷支架体系，成功地攻克了高墩群小半径超大橫坡连续现浇箱梁支架设计的难题，为后序山区高墩小半径曲线现浇梁支架体系设计提供了一种方法，具有良好安全性、经济性。

参考文献：

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[2] 现浇梁非对称组合支架施工技术[J]. 李军.中国高新科技,2021(18)

[3] 大跨度系杆拱桥现浇梁支架施工[J]. 鉴伟.山西建筑,2017(02)

[4] 浅析满堂支架设计及支架施工控制措施[J]. 周智亮.四川水泥,2017(06)

[5] 公路桥梁的现浇梁支架施工方法分析[J]. 康冬.建材与装饰,2020(03)