超高橋墩蓋梁施工支架體系設(shè)計(jì)計(jì)算分析

周洺漢，許騁疆

(1.貴州路橋集團(tuán)，貴州 貴陽(yáng) 510000；2.中交二航局，湖北 武漢 430000)

橋梁工程

超高橋墩蓋梁施工支架體系設(shè)計(jì)計(jì)算分析

周洺漢1，許騁疆2

(1.貴州路橋集團(tuán)，貴州 貴陽(yáng) 510000；2.中交二航局，湖北 武漢 430000)

鑒于現(xiàn)有工藝難以滿足超高橋墩大體積混凝土蓋梁施工質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)性等要求，依托于大小井特大橋，利用有限元軟件Midas/civil對(duì)超高橋墩大體積混凝土蓋梁施工支架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。分析結(jié)果表明：相對(duì)于常規(guī)的施工支架，牛腿+加強(qiáng)貝雷片+工字鋼的方法可有效解決超高橋墩大體積混凝土蓋梁施工的難題，且有效提高施工效率及經(jīng)濟(jì)效益，具有廣泛的適用性。為大小井大橋交界墩蓋梁施工提供理論依據(jù)，并可作為類似工程的參考。

超高橋墩；蓋梁支架；有限元分析

1 工程概況

大小井特大橋位于貴州省黔南州羅甸縣境內(nèi)，是《貴州省高速公路網(wǎng)規(guī)劃》“6橫7縱8聯(lián)”的第6橫——余安高速(余慶至安龍)平羅段(平塘至羅甸)的控制性工程之一。大橋主跨450 m，橋型為上承式鋼管混凝土拱橋，橋跨布置為5×40+4×40+15×31.6(主跨450 m)+4×(4×40 m)，共分為7聯(lián)。其中，第9#、10#橋墩為引、主橋的交界墩，同時(shí)作為施工時(shí)吊、扣塔安裝平臺(tái)及扣索錨梁，分別高102.203 m和102.867 m，采用“門”式框架箱形變截面空心薄壁墩，橫橋向截面尺寸600 cm，順橋向自頂部400 cm寬向下按照1∶100放坡變寬，設(shè)置于拱座基礎(chǔ)上。

交界墩所在山坡峰頂與河底相對(duì)高差約250 m。平塘岸橋臺(tái)位于斜坡中下部，地形坡度30°，坡向 260°，羅甸岸橋臺(tái)位于斜坡中上部，地形坡度 30°，坡向 110°。河流為地下暗河出水口大小井提供，為兩側(cè)山體匯水、排水區(qū)域。沖溝兩岸地形切割強(qiáng)烈，較為陡峻，山上松林及雜草茂盛。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪及鉆探資料，橋址區(qū)分布地層覆蓋層為第四系(Q)殘坡積、崩坡積層粘性土、碎石土，厚度 0～8.3 m；下伏地層為三疊系中統(tǒng)邊陽(yáng)組 T2b 灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r夾泥巖等。橋位區(qū)兩岸岸坡局部可見小型褶皺及微小斷層發(fā)育，尤以羅甸岸小構(gòu)造行跡較為明顯，兩岸巖體極破碎至較破碎。

2 蓋梁施工支架體系設(shè)計(jì)計(jì)算

2.1 支架設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查及設(shè)計(jì)資料分析可知，大小井特大橋交界墩超高(高度超過(guò)100 m)，地基承載力較低，地形陡峭，現(xiàn)有方案難以滿足施工的質(zhì)量、安全及進(jìn)度要求。參考相關(guān)規(guī)范及現(xiàn)有成熟的施工工藝，初步擬定以80牛腿+加強(qiáng)型貝雷片+工字鋼的支架方案。

2.2 有限元模型建立及計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)，左右墩柱對(duì)稱布置間距6 m的80 t牛腿，上置上下弦桿加強(qiáng)的橫向貝雷片作為承重主梁，并在貝雷片上縱向間距0.45 m均布I45a工字鋼。

荷載取值：混凝土自重q1=3.7×26×0.45=43.3 kN/m；組合鋼模板按0.95 kN/m2計(jì)，每延米面積為7.7 m2，則模板q2=7.3 kN/m；施工荷載按q3=4.5 kN/m計(jì)。

圖1 弦桿彎矩圖

圖2 腹桿彎矩圖

圖3 縱向工字鋼彎矩

圖4 縱向工字鋼組合應(yīng)力

圖5 弦桿組合應(yīng)力

圖6 腹桿組合應(yīng)力

根據(jù)Midas/civil的計(jì)算結(jié)果，貝雷片及工字鋼受力情況見表1?？梢?，彎矩和應(yīng)力均滿足各材料的容許應(yīng)力，表明該方案適用于超高橋墩大體積混凝土蓋梁的施工。

表1 蓋梁施工支架體系受力情況

3 結(jié) 論

利用有限元軟件Midas/civil對(duì)超高橋墩大體積混凝土蓋梁施工的“牛腿+加強(qiáng)貝雷片+工字鋼”支架受力進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果表明該方案受力滿足材料性能要求，對(duì)地基承載力、地形條件要求低，工藝流程簡(jiǎn)單，進(jìn)度快，適用面廣，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 陳堅(jiān)榮. 橋梁工程中現(xiàn)澆蓋梁支架的設(shè)計(jì)與施工[J]. 公路交通技術(shù), 2004，(1):52-56.

[2] 楊順洪.花瓶墩蓋梁及懸澆梁施工中可移動(dòng)托架技術(shù)解析[J].公路交通科技:應(yīng)用技術(shù)版, 2015，(2).

[3] 孫翊新.花瓶墩蓋梁支架設(shè)計(jì)與施工[J].中外公路,2010,30(3):118-119.

Adissertationonthecalculationandanalysisofultra-highpiercap

beamsupportstructuresystem

ZHOU Ming-han1,XU Chi-jiang2

(1.Luqiao Group in Guizhou,Guizhou，Guiyang 510000，China; 2. In the Second Shipping Board of Pay,Wuhan，Hubei 430000，China)

Since the construction technology is difficult to meet the requirements of quality, safety and economic in the construction of ultra-high and large volume concrete cap beam.relaying on the Daxiaojing grand bridge,by using the finite element software Midas/civil to calculate the support structure of cap beam construction.Analysis results show that: compared to conventional support structure, bracket & strengthen Bailey & stell method can effectively solve the problem of ultra-high and large volume concrete cap beam construction and effectively improve the construction efficiency and economic benefits, with a wide range of applicability. To provide a theoretical basis for the junction pier cap beam construction of Daxiaojing grand bridge, and can be used as a reference in similar engineering.

Ultra-high pier;cap beam bracket;finite element analysis

2016-11-12

U445.464

：C

：1008-3383(2017)06-0065-02