福平鐵路公鐵兩用大橋高墩現(xiàn)澆梁支架設(shè)計(jì)

王保良

摘要：福平鐵路公鐵兩用大橋大練島特大橋梁部結(jié)構(gòu)均采用支架現(xiàn)澆法施工。支架采用梁柱式支架結(jié)構(gòu)形式。立柱采用φ720×14mm和φ1200×14mm鋼管，聯(lián)結(jié)系采用φ400×8mm和φ720×14mm、工字鋼28b組成，支架樁頂橫梁采用三拼56a工字鋼、雙拼H700×300型鋼，承重梁采用單層貝雷梁。支架采用midas Civil有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算校核。

關(guān)鍵詞：哈佛接頭;支架;高墩;剪刀撐

鐵路墩為門式空心墩，墩高最高為50.5m，公路墩為板式花瓶墩和門式墩兩種形式，墩身最高為14.904m，公鐵合建墩身最高為65.3m，公路連續(xù)梁采用支架法現(xiàn)澆施工。橋址處6級(jí)以上大風(fēng)年日數(shù)309天，7級(jí)以上234天，8級(jí)以上123天，年臺(tái)風(fēng)次數(shù)3.8次。

一、支架設(shè)計(jì)

現(xiàn)澆支架采用梁柱式鋼管支墩結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)D0#-D9#采用鋼筋砼條形基礎(chǔ)，D9#-D19#采用鉆孔樁基礎(chǔ)。D0#-D9#鋼管立柱采用φ720×14mm鋼管，鋼管之間平聯(lián)采用φ400×8mm鋼管聯(lián)結(jié)，D9#-D19#鋼管立柱采用φ1200×14mm鋼管，鋼管之間平聯(lián)采用φ400×8mm鋼管聯(lián)結(jié)。D9#-D19#支架跨中臨時(shí)支墩順橋向和橫橋向平聯(lián)采用φ720×14mm鋼管，斜撐采用φ400×8mm鋼管。D0#-D9#支架跨中臨時(shí)支墩順橋向和橫橋向平聯(lián)采用φ400×8mm鋼管，斜撐采用φ400×8mm鋼管。D0#-D19#邊跨鋼管立柱順橋向和橫橋向平聯(lián)和剪刀撐采用雙拼28工子鋼;邊跨橫梁采用三拼56a工字鋼，跨中橫梁采用雙拼H700型鋼，橫梁與鋼管樁交接處采用10塊厚16mm鋼板加強(qiáng)，從樁中心向兩邊分間距為24cm;承重梁采用321貝雷片組裝，D0#-D9#跨度為15m+9m+13.5m， D9#-D19#跨度為15m+7.6m+5m。各片桁梁之間采用花窗連接成整體，貝雷梁縱向頂部設(shè)置特制頂托便于拆除時(shí)落梁，一片貝雷梁上間距355mm、880mm、530mm、880mm、355mm，設(shè)置在貝雷梁上接近節(jié)點(diǎn)處，然后頂托上縱向放置150mm×150mm方木，在150mm方木上橫向放置100mm×100mm方木，縱向間距300mm，最后鋪設(shè)15mm厚竹膠板做底模。

二、檢算荷載

1.作用于支架的新澆筑梁體鋼筋混凝土荷載：26kN/m3;

2.內(nèi)模、外模重等模板重量：3.0kN/m2;

3.施工人員、材料及施工機(jī)具荷載：1kN/m2;

4.振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載：2kN/m2;

5.澆注混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載：2kN/m2;

6.風(fēng)荷載：風(fēng)荷載假定水平地垂直作用于橋梁各部分迎風(fēng)面積的形心上，其標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算：

支架工作狀態(tài)最大風(fēng)荷載按8級(jí)風(fēng)考慮，非工作狀態(tài)風(fēng)荷載按十年一遇臺(tái)風(fēng)考慮，風(fēng)速分別為：20.7m/s、45.4m/s。

（一）荷載組合

按照混凝土澆筑不同工況對(duì)支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，荷載組合如下：

計(jì)算強(qiáng)度：1.2（①+②）+1.4×（③+⑦）（工作狀態(tài)）;

計(jì)算剛度：①+②

計(jì)算穩(wěn)定性工況如下：

工況一：模板安裝完畢、梁體鋼筋安裝前，穩(wěn)定性分析：0.9×（②+③+⑦） （非工作狀態(tài)）;

工況二：砼澆筑未張拉對(duì)支架穩(wěn)定性分析：1.2（①+②）+0.9×1.4×（③+④+⑤+⑦） （非工作狀態(tài)）;

工況三：支架結(jié)構(gòu)組合風(fēng)荷載整體抗傾覆穩(wěn)定性分析，應(yīng)按模板安裝完畢，鋼筋未安裝工況控制，按下式進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算（非工作狀態(tài)）;

k=Mk/Mq

式中 k—結(jié)構(gòu)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)，k不小于1.5;

Mk –結(jié)構(gòu)抗傾覆力矩（KN.M），由模板體系和支架結(jié)構(gòu)重力荷載對(duì)傾覆點(diǎn)取距;

Mq-結(jié)構(gòu)傾覆力矩（KN.M），由作用在支架結(jié)構(gòu)和模板體系上的風(fēng)荷載共同對(duì)傾覆點(diǎn)取距。

（二）整體計(jì)算模型

（三）穩(wěn)定性計(jì)算分析

鋼管樁豎向連接系間距最大為10m，所以鋼管樁計(jì)算長(zhǎng)度取10m。截面繞x-x軸的長(zhǎng)細(xì)比與繞y-y軸的長(zhǎng)細(xì)比相等，<150滿足要求。

φ1200×14鋼管最大軸力處計(jì)算長(zhǎng)度為10m，穩(wěn)定計(jì)算按下列公式：

鋼管樁穩(wěn)定性滿足要求。

工況二：砼澆筑未張拉對(duì)支架穩(wěn)定性分析（非工作狀態(tài)）

鋼管內(nèi)力計(jì)算結(jié)果見下表：

鋼管樁豎向連接系間距最大為10m，所以鋼管樁計(jì)算長(zhǎng)度取10m。截面繞x-x軸的長(zhǎng)細(xì)比與繞y-y軸的長(zhǎng)細(xì)比相等。<150滿足要求。

φ1200×14鋼管最大軸力處計(jì)算長(zhǎng)度為10m，穩(wěn)定計(jì)算按下列公式：

鋼管樁穩(wěn)定性滿足要求。

⑵連接系穩(wěn)定性計(jì)算

平聯(lián)720鋼管的最大計(jì)算長(zhǎng)度為9m，斜撐400鋼管最長(zhǎng)取9m，雙拼工28b最長(zhǎng)取4.5m，斜撐單拼工28b最長(zhǎng)取5.5m容許長(zhǎng)細(xì)比【λ】=150。

720鋼管截面繞x-x軸和繞y-y軸的長(zhǎng)細(xì)比相等。<λ=150剛度滿足要求。

400鋼管截面繞x-x軸和繞y-y軸的長(zhǎng)細(xì)比相等。λ=150剛度滿足要求。

單拼28a工字鋼截面繞x-x軸、y-y軸的長(zhǎng)細(xì)比，<λ=150剛度滿足要求。

<λ=150剛度滿足要求。

雙拼28a工字鋼截面繞x-x軸、y-y軸的長(zhǎng)細(xì)比，<λ=150剛度滿足要求。

<λ=150剛度滿足要求。

斜撐λx<λy，根據(jù)λy查表得穩(wěn)定系數(shù)φ1=0.914、φ2=0.780、φ3=0.594、φ4=0.655

⑴ 平聯(lián)720鋼管：σ1==6.15MPa<f=195Mpa? 滿足要求;

⑵ 斜撐400鋼管：σ2==41.61MPa<f=195Mpa 滿足要求;

⑶ 平聯(lián)雙拼工28：σ3==66.51Pa<f=195Mpa? 滿足要求;

⑷ 斜撐單拼工28：σ4==30MPa<f=195Mpa? 滿足要求;

連接系穩(wěn)定性滿足要求。

（四）總體計(jì)算結(jié)論

經(jīng)計(jì)算該支架各桿件受力和穩(wěn)定性滿足要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《鐵路混凝土梁支架法現(xiàn)澆施工技術(shù)規(guī)程工》 中國(guó)鐵道出版社，TB10110-2011/J1325-2011

[2] 《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 中華人民共和國(guó)建設(shè)部，GB50017-2003

[3] 《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》 人民交通出版社出版發(fā)行，JTG D63-2007