現(xiàn)澆箱梁墩梁式支架設(shè)計(jì)

周書劍

（中鐵十四局集團(tuán)有限公司一公司 山東日照 276800）

1 工程簡介

潮惠高速公路楊林樞紐立交預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁梁高為2m，上部結(jié)構(gòu)采用單箱三室的截面形式，頂板寬度16.25m，底板寬度11.25m，兩側(cè)懸臂個為2.5m。全梁采用縱向預(yù)應(yīng)力體系，按支架整體現(xiàn)澆施工，施工順序?yàn)椋合葷驳?、腹板，在底、腹板達(dá)到70%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后再澆頂板。本次計(jì)算針對楊林樞紐立交現(xiàn)澆梁右幅2～5#墩（如圖1）進(jìn)行施工計(jì)算，計(jì)算中鋼筋混凝土容重采用26.5kN/m。

圖1 右幅2～5#墩側(cè)面圖

2 現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)

原地面高差較大，采用滿堂支架，增大了地基的處理的難度，因此本項(xiàng)目采用鋼管貝雷片支架，支架基礎(chǔ)采用條形基礎(chǔ)，混凝土采用C25混凝土，條形基礎(chǔ)下的地基承載力要滿足計(jì)算的承載能力。條形基礎(chǔ)上預(yù)埋1.2cm厚鋼板，鋼板與螺旋鋼管焊接，螺旋鋼管直徑D=529mm，高度在5～17m不等，螺旋鋼管橫向間距為7@2.2m。螺旋鋼管頂部為雙拼32工字鋼橫梁，連接方式為焊接，橫梁上面采用7組貝雷梁作為主要的縱向抗彎承重構(gòu)件，貝雷片的跨度為10.5m，10.5m，3m，10.5m，9m，10.5m，3m，10.5m，9m，10.5m，橫向間距為7@2.2m。貝雷梁上部為10槽鋼，間距墩頂處為20cm，其他位置為45cm。10槽鋼上鋪10cm×10cm方木，間距為80cm，橋墩處方木間距為40cm；方木上方滿鋪1.8cm竹膠板。翼緣部分采用碗口支架，碗口架間距為45cm，墩柱處間距為40cm，頂托上方采用兩層方木，方木上方滿鋪竹膠板。

圖2

圖3

3 預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁施工驗(yàn)算

3.1 計(jì)算原則

（1）滿足結(jié)構(gòu)受力的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的要求；

（2）考慮結(jié)構(gòu)的安全性；

（3）計(jì)算的模型盡量符合實(shí)際的力學(xué)模型。

3.2 材料的選擇

（1）箱梁的底模、側(cè)模采用竹膠板，竹膠板下墊10cm×10cm方木。

（2）貝雷片上部分配梁采用10槽鋼慣性矩I=198cm4，截面模量W=39.7cm3，E=200GPa 截面積 A=12.748cm2，型鋼自重：10.007kg/m。

（3）貝雷片參數(shù)：

銷子為30鉻錳鈦鋼，插銷為彈簧鋼，桁片、加強(qiáng)弦桿、縱橫梁及支撐架材質(zhì)為16錳鋼。

16錳鋼的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力及彎曲應(yīng)力：1.3×210=273MPa。

16 錳鋼的剪應(yīng)力：1.3×120=156MPa。

30鉻錳鈦的拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力：0.85×1300=1105MPa。

30 鉻錳鈦的剪應(yīng)力：0.45×1300=585MPa。

（4）鋼管樁縱梁采用32a雙拼工字鋼：慣性矩I=11080cm4，截面模量W=692cm3，E=200GPa 截面積 A=67cm2，型鋼自重：52.7kg/m。

（5）鋼管采用D=529mm，壁厚0.6cm，型鋼自重：77.89kg/m。

3.3 荷載取值

（1）現(xiàn)澆梁混凝土容重26.5KN/m3；計(jì)算時考慮結(jié)構(gòu)自重。

（2）荷載組合思路：按照混凝土截面及槽鋼間距計(jì)算不同位置的荷載組合值，墩頂對應(yīng)部分荷載值按照實(shí)腹計(jì)算并加載。

（3）荷載組合值。

表1

3.4 支架上部結(jié)構(gòu)受力模型的建立

邁達(dá)斯civil2011建立整體模型：

圖4 模型側(cè)面圖

3.5 荷載組合設(shè)計(jì)

荷載取值考慮到墩柱在底、腹板達(dá)到70%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后澆頂板時也參與受力所以荷載組合組合值采用1.0倍恒載。

通過建模計(jì)算：

圖5 模型立面圖

圖6 模型俯視圖

圖7 荷載布設(shè)一（除墩柱之外）

圖8 荷載布置二（墩柱位置）

（1）結(jié)構(gòu)的整體受力狀態(tài)

圖9

通過建模驗(yàn)算最不利位置為：墩柱位置的貝雷片（見圖10）

圖10 此處的貝雷梁采用加強(qiáng)弦桿設(shè)計(jì)

（2）10[槽鋼的受力驗(yàn)算

10[槽鋼間距為0.45cm，墩頂處間距為20cm。

10[槽鋼彎曲應(yīng)力圖（如圖11）。

彎曲應(yīng)力為：5.90×104kN/m2=59MPa＜215MPa。

10[槽鋼剪應(yīng)力圖（如圖12）。

剪應(yīng)力為：2.13×104kN/m2=21.3MPa＜125MPa。

（2）貝雷片的驗(yàn)算

貝雷片采用 90 花架連接，共用七組，間距為 2.5，2.7，2.2，2.2，2.7，2.5m。貝雷片彎曲應(yīng)力圖（如圖13）。

彎曲應(yīng)力為：2.68×105kN/m2=268MPa＜273MPa。

在受力最不利的部位進(jìn)行弦桿加強(qiáng)。

圖11

圖12

（3）32工字鋼的驗(yàn)算

鋼管樁上部橫梁為雙拼32工字鋼，間距為：10.5，10.5，3，10.5，9，10.5，3，10.5，9，10.5。

32工字鋼彎曲應(yīng)力圖（如圖14）。

圖14

彎曲應(yīng)力為：9.7×104kN/m2=97MPa＜215MPa。

剪應(yīng)力圖（如圖15）。

剪應(yīng)力為：6.64×105kN/m2=66.4MPa＜125MPa。

（4）529鋼管的驗(yàn)算

鋼管橫向間距為 2.5，2.7，2.2，2.2，2.7，2.5m，縱向間距 10.5，10.5，3，10.5，9，10.5，3，10.5，9，10.5。

529鋼管的組合應(yīng)力圖（如圖16）。

組合應(yīng)力為：8.21×104kN/m2=82.1MPa＜215MPa。

529鋼管的剪切應(yīng)力圖（如圖17）。

1.26 ×103kN/m2=1.26MPa＜125MPa。

圖15

圖16

圖17

529鋼管的縱向位移：

圖18

縱向最大位移為：2.13mm。

529鋼管的橫向位移：

圖19

縱向最大位移為：0.5mm。

（5）支點(diǎn)反力及地基承載力：

圖20

表2

條形基礎(chǔ)混凝土采用C25混凝土，基礎(chǔ)處理要求進(jìn)行動力觸探，地基承載力大于設(shè)計(jì)承載力。

4 結(jié)論

此結(jié)構(gòu)受力明確合理，采用鋼管貝雷片支架能夠減少地基處理帶來的困難，尤其在雨季施工，鋼管支架能夠更好的適用于墩柱原地面高差相對較大的現(xiàn)澆梁，滿足施工要求。

[1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）.

[2]《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTGF80/1-2004）.

[3]江正榮.建筑施工計(jì)算手冊（第二版）中國建筑出版社.

[4]路橋施工計(jì)算手冊.人民交通出版社.