某現(xiàn)澆箱梁支架方案設(shè)計(jì)分析

韋俊

摘要：文章以某現(xiàn)澆箱梁為例，介紹了上跨既有橋梁的現(xiàn)澆箱梁支架方案設(shè)計(jì)及計(jì)算過程。該方案采用了鋼管樁+挑臂梁+貝雷片+滿堂支架體系，可為同類型的現(xiàn)澆橋梁提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁;支架設(shè)計(jì);鋼管樁;貝雷片;挑臂梁

中圖分類號：U448.213 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A UOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.10.036

文章編號：1673-4874（2019）10-0128-04

0引言

隨著橋梁建設(shè)的不斷發(fā)展，現(xiàn)澆箱梁因其較好的跨越能力，被廣泛應(yīng)用于高速公路、市政道路。針對現(xiàn)澆箱梁工程的具體情況，采取合理的施工工藝，往往能有效節(jié)約施工成本，提高施工效率，確保現(xiàn)澆箱梁施工質(zhì)量。本文通過對變曲面現(xiàn)澆箱梁組合支架設(shè)計(jì)及驗(yàn)算進(jìn)行分析，為類似橋梁設(shè)計(jì)及施工提供有益借鑒。

1工程概況

某公路橋梁采用（40+60+40）m變截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，梁高變化為2.25-4m，梁底按圓曲線變化，腹板厚度分別為0.48m、0.8m、1m，頂板厚度為0.35m，底板厚度為0.35-0.7m，主跨兩側(cè)橋墩高度為10.7m。

主跨下存在運(yùn)營3×10m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板簡支舊橋，橋?qū)挒?×13.25m，舊橋中心線與新橋中心線基本一致?？紤]到舊橋運(yùn)營已久，且施工期間需要保通，故不能直接將支架搭設(shè)于舊橋橋面。新橋采用現(xiàn)澆施工，舊橋兩側(cè)部分采用滿堂鋼管支架，跨河部分采用鋼管樁+挑臂梁+貝雷片+滿堂支架組成的復(fù)合支架形式，如圖1所示。

2支架體系設(shè)計(jì)

在中跨跨河段支架由竹膠板、方木、[10工字鋼主楞、碗口支架、I25工字鋼下橫梁、貝雷片、橫向雙拼/三拼HN600挑臂橫梁、縱向承重梁、鋼管立柱等組成。

碗扣件立桿采用φ48φ3.5mm型鋼管，鋼管縱向間距為0.6m，橫桿豎向步距均為1.2m。全橋支架立桿橫向間距有0.3m、0.6m和0.9m三種，橫向間距腹板下取0.3m，箱室下取0.6m和0.9m兩種，翼緣板下取0.9m。橫橋向鋼管布置間距為：（2×90+9×30+60+90+60+9×30+2×90）cm。

為確保支架的整體穩(wěn)定性，立桿與水平桿之間用剪刀撐進(jìn)行聯(lián)結(jié)。支架縱、橫向每隔四排應(yīng)從底到頂連續(xù)設(shè)置豎向剪刀撐，剪刀撐水平傾角應(yīng)在45°-60°之間。縱、橫向橫桿于地基面以上30cm布設(shè)一道，以上每1.2m布設(shè)一道，可調(diào)頂托部位布設(shè)一道橫桿。頂?shù)淄胁捎每烧{(diào)托撐以便調(diào)整標(biāo)高。頂托上橫向鋪設(shè)I10工字鋼作為主楞，次楞10×10cm方木鋪設(shè)于主楞上，橫向間距20cm，在次楞方木上鋪設(shè)竹膠板，竹膠板采用15mm厚面板。側(cè)模采用鋼模板和10*槽鋼小排架。

滿堂支架底托下、貝雷梁上橫向布置I25a工字鋼，縱向間距與滿堂支架相同。在舊橋面和中間混凝土護(hù)欄內(nèi)順橋向布置33m貝雷梁，貝雷梁下設(shè)12m雙拼HN600橫梁，縱向布置共5道，分別對應(yīng)舊橋面0*臺、1*墩、2*墩及貝雷梁兩端。雙拼HN600橫梁通過0.8m×0.8m×0.01m鋼板+1.2m高φ630×8mm鋼管+1×1×0.2m混凝土基礎(chǔ)（下稱鋼管支點(diǎn)）與橋面連接。0*臺、1*墩、2*墩每根雙拼HN600橫梁下橫橋向?qū)?yīng)蓋梁跨中處設(shè)鋼管支點(diǎn)2處，貝雷梁兩端每根雙拼HN600橫梁下設(shè)鋼管支點(diǎn)5處，如圖2（a）所示。中央分隔帶內(nèi)，貝雷梁下在舊橋三分之一跨處設(shè)置5.2m三拼HN600挑臂橫梁。雙拼HN600橫梁與三拼HN600挑臂橫梁架設(shè)于橫向間距為1.3m雙排縱向雙拼I40a承重梁上，承重梁長2.5m，每根承重梁中心左右各0.75m處設(shè)φ630mm×8mm剛管樁，如圖2（b）所示。

3支架體系驗(yàn)算

由于該復(fù)合支架體系較傳統(tǒng)的滿堂支架結(jié)構(gòu)受力較復(fù)雜，為保證支架與主體結(jié)構(gòu)的安全，對跨河段支架進(jìn)行建模驗(yàn)算。

3.1荷載

取變截面連續(xù)梁四個(gè)變截面（1#-4#對應(yīng)支點(diǎn)、1/6、1/3、跨中）處腹板、箱室、翼緣板為計(jì)算依據(jù)。1#-4*截面厚度如表1所示。

（1）結(jié)構(gòu)自重：混凝土容重取26kN/m，各截面位置自重荷載按此計(jì)算。

（2）模板、支架自重：①竹膠板自重：取0.30kN/m;②10cm×10cm次楞自重：0.4kN/m;③I10工字鋼主楞：0.187kN/m，故竹膠板和主楞、次楞都按均布荷載計(jì)算，荷載大小為：0.3+0.4+0.187=0.887kN/m，計(jì)算時(shí)取1kN/m進(jìn)行計(jì)算;④125a工字鋼自重：0.635kN/m。

（3）施工人員、施工料具和運(yùn)輸荷載：1kN/m。

（4）混凝土傾倒及振搗荷載：2kN/m。

（5）風(fēng)荷載：最大基準(zhǔn)風(fēng)壓取0.3kN/m，按照《建筑施工碗扣式腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ166-2016），計(jì)算得到的腳手架標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)荷載為20.2N/m，貝雷片標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)荷載為26.4N/m。

3.2 荷載組合

工況一：混凝土澆筑完成，計(jì)算整體承載能力及腳手架穩(wěn)定性，采用的荷載組合如下：

（1）承載能力極限狀態(tài)強(qiáng)度計(jì)算：1.2×（自重+混凝土重+模板重）+1.4×（人群機(jī)具荷載+振動荷載）+0.75×風(fēng)荷載。

（2）正常使用極限狀態(tài)剛度計(jì)算：1.0×（自重+混凝土重+模板自重）。

工況二：混凝土澆筑前，計(jì)算腳手架整體穩(wěn)定性，采用的荷載組合如下：

1.0×自重+1.1×風(fēng)荷載。

3.3 整體模型

利用Midos軟件建模計(jì)算，此次驗(yàn)算進(jìn)行整體建模分析，荷載根據(jù)實(shí)際澆筑及規(guī)范進(jìn)行加載，如圖3所示。

3.4貝雷梁驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算，貝雷梁的最大組合應(yīng)力、最大剪應(yīng)力及最大位移如圖4-7所示。貝雷梁各桿件最大組合應(yīng)力為215.3MPa

三拼HN600挑臂橫梁上方貝雷梁跨中最大撓度為4.7mm

3.5三拼HN600挑臂橫梁驗(yàn)算

三拼HN600挑臂橫梁設(shè)置在舊橋三分之一跨處，搭設(shè)于中央分隔帶雙拼I40a承重梁上，長度為2.5m，每跨布置2很，共6根。經(jīng)計(jì)算三拼HN600挑臂橫梁最大組合應(yīng)力為72.8MPa

3.6鋼管樁驗(yàn)算

鋼管樁采用φ630×8mm，按縱向1.5m、橫向1.3m布置2×2排樁，樁上設(shè)縱向雙拼I40a承重梁與樁頂橫梁連接。

（1）鋼管樁應(yīng)力

由圖8可知，鋼管樁最大組合應(yīng)力為41.1MPa

（2）鋼管樁單樁承載力

由圖9可知，鋼管樁反力最大處為382kN。

根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》（JTS167-4-2012），樁中心距不滿足要求，按照群樁效應(yīng)考慮樁基承載力。結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告，計(jì)算鋼管樁單樁軸向抗壓承載力：

根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》（JTS167-4-2012）附錄C，計(jì)算得到群樁折減系數(shù)：

因此單樁承載力：

P=598.6×0.66=395kN>382kN，承載力滿足要求。

（3）鋼管柱單肢穩(wěn)定性驗(yàn)算

4 結(jié)語

本文以某變截面現(xiàn)澆箱梁橋?yàn)槔瑢︿摴軜?挑臂梁+貝雷梁+滿堂支架體系方案進(jìn)行了介紹，并利用有限元軟件Midos建立整體模型計(jì)算，結(jié)果表明該支架體系各部分均滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。通過設(shè)置挑臂橫梁和鋼管樁，可避免對既有運(yùn)營舊橋造成影響，為同類項(xiàng)目施工提供技術(shù)參考。