高速公路鋼箱梁結(jié)構(gòu)胎架基計算設(shè)計與施工

徐國濤

（中鐵十一局集團有限公司，湖北武漢 430061）

0 引言

武漢市四環(huán)線龔家鋪至中洲段高速公路是四環(huán)線工程中的“南段”，起于江夏區(qū)龔家鋪，接四環(huán)線沌口長江大橋，與武漢市青鄭至鄭店高速公路相交，止于江夏區(qū)中洲島，與武漢繞城高速公路（滬渝共線段）相接，路線全長約17.321km。

1 地質(zhì)資料

擬建場區(qū)屬壟崗地貌，地勢較高，地形起伏不大，鐵路以低路堤通過，地面最大高差約5.0m。擬建工程位于武漢市江夏區(qū)武昌大道與星光大道交匯處，交通較為便利。

2 胎架基計算設(shè)計與施工

2.1 擴大基礎(chǔ)設(shè)計

（1）荷載取值。①鋼管支架自重為160kN；②頂推鋼箱梁反力值計算時考慮三種計算工況，分別為步履機在左側(cè)最大行程處（距中心-0.45m），步履機在中心，箱梁擱置在步履機上，步履機在右側(cè)最大行程處（距中心 0.45m）；③作用在的水平風荷載標準值為：ω=0.7μzμsω0。查詢?nèi)珖撅L壓分布圖，武漢市50年一遇的基本風壓為：0.35kN/m2；μz表示風壓高度變化系數(shù)：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009—2001》8.2條規(guī)定，取距地面0～15m處的值為μz=1.39；μs表示風荷載體型系數(shù)：根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009—2001》8.3條規(guī)定，經(jīng)計算可得作用在基礎(chǔ)的水平風荷載最大值為μs=0.96。經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)作用在的水平風荷載標準值為0.327kN/m2；④由于此次鋼箱梁頂推采用的是步履式頂推施工方法，根據(jù)步履式頂推方式的工作原理可知，在頂推過程中產(chǎn)生的頂推滑動摩擦力全部在步履機內(nèi)部進行，若把鋼箱梁和步履機看為一個整體，則所有摩擦力都為內(nèi)力，在系統(tǒng)內(nèi)部是相互轉(zhuǎn)換和抵消的，故頂推時的臨時墩支架是不受水平荷載的。

（2）荷載組合?；A(chǔ)自重及上部土重標準值為Gk=γm×b×l×d=24.00×9.50×6.50×1.50=2223.00kN，基礎(chǔ)自重及上部土重設(shè)計值G=1.35×Gk=1.35×2223.00=3001.05kN。

（3）地基反力計算。①荷載標準組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為248.9kPa、95.3kPa、172.1kPa。其中基礎(chǔ)底面面積A=b×l=9.50×6.50=61.75m2；②荷載基本組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為 336.0kPa、128.7kPa、232.3kPa。

（4）地基承載驗算。修正后的地基承載力特征值fa=250kPa，可以看出荷載標準組合下的地基反力最大值比地基承載力特征值小，能夠滿足基本使用要求。另外，考慮到偏壓的情況，去偏壓系數(shù)為1.2，同行能夠滿足要求。

（5）基礎(chǔ)抗沖切和抗剪驗算。按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》中的公式進行驗算：抗沖切力 Fc=0.7βhpftamh0，抗剪力：Vc=0.7βhpftA0。沖切力 Fc根據(jù)作用在基底凈反力設(shè)計值求得，計算時取基底最大凈反力對于多工況，沖切力為各工況中的最大值。驗算柱對沖切時，對沖切錐體的每一側(cè)面均按上述公式計算抗沖切力。除驗算單柱對基礎(chǔ)的沖切外，尚應(yīng)驗算各柱的組合對基礎(chǔ)的沖切，即驗算任意組合柱的最大外包矩形對基礎(chǔ)的沖切。柱的沖切采用沖切錐體形式，此時取沖切錐體范圍的投影面積進行計算，地基反力取平均凈反力計算。

2.2 樁基設(shè)計

（1）樁基荷載計算。①鋼管支架自重取為16kN/m3；②Z3、Y4支撐梁結(jié)構(gòu)計算結(jié)果見表1。

表1 樁基長度計算結(jié)果

（2）合攏段支架基礎(chǔ)承載力計算。①作用在基礎(chǔ)底部中心的荷載：作用在柱底的基本組合荷載，A柱 1985.80kN、B柱 1722.50kN、C柱3538.92kN、D柱4098.44kN。作用在柱底的標準組合荷載（基本組合對應(yīng)項除以 Ks，其中 Ks為 1.35），A 柱 1470.96kN、B 柱 1275.92kN、C 柱2621.42kN、D 柱 3035.88kN?；A(chǔ)自重及上部土重標準值 Gk=γm×b×l×d=18.00×7.00×2.40×0.75=226.80kN，基礎(chǔ)自重及上部土重設(shè)計值G=1.35×Gk=1.35×226.80=306.18kN。②地基反力計算：荷載標準組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為226.3kPa、113.3kPa、169.8kPa，其中基礎(chǔ)底面面積A=b×l=7.00×2.40=16.80m2；荷載基本組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為 305.5kPa、152.9kPa、229.2kPa。

（3）地基承載驗算。修正后的地基承載力特征值fa=250kPa?？梢钥闯龊奢d標準組合下的地基反力最大值比地基承載力特征值小，能夠滿足基本使用要求。另外，考慮到偏壓的情況，去偏壓系數(shù)為1.2，同行能夠滿足要求。

2.3 拼裝架預(yù)制塊計算

設(shè)計計算時根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》和《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行。

（1）作用在柱底中心處的荷載。①作用在柱底的基本組合荷載。4種工況下全部取Ks=1.2，工況1對應(yīng)的A柱和B柱載荷分別為659.04kN和560.64kN，工況2對應(yīng)的A柱和B柱載荷分別為580.68kN和603.96kN，工況3對應(yīng)的A柱和B柱載荷分別為364.20kN和286.44kN，工況4對應(yīng)的A柱和B柱載荷分別為327.36kN和337.56kN。②作用在柱底的標準組合荷載：工況1對應(yīng)的A柱和B柱標準組合荷載分別為549.20kN和467.20kN，工況2對應(yīng)的A柱和B柱標準組合荷載分別為483.90kN和503.30kN，工況3對應(yīng)的A柱和B柱標準組合荷載分別為303.50kN和238.70kN，工況4對應(yīng)的A柱和B柱標準組合荷載分別為272.80kN和281.30kN。③作用在基礎(chǔ)底部中心的荷載?；A(chǔ)自重及上部土重標準值 Gk=γm×b×l×d=24.00×5.00×1.20×0.50=72.00kN，基礎(chǔ)自重及上部土重設(shè)計值G=1.35×Gk=1.35×72.00=97.2kN，柱中心相對基礎(chǔ)底面坐標形心，A 柱（-1750，0，500），B 柱（1750，0，500）。

（2）地基反力計算。①荷載統(tǒng)計。作用在柱底的標準組合荷載：A柱626.20kPa，B 柱 626.20kPa，C 柱 686.38kPa，D 柱 686.38kPa。②荷載標準組合下的地基反力：基礎(chǔ)底面面積A=b×l=5.00×1.20=6.00m2，四種工況下對應(yīng)的地基反應(yīng)力最大值、最小值和平均值分別為208.1kPa、150.7kPa、179.4kPa；181.3kPa、167.7kPa、174.5kPa；123kPa、77.7kPa、100.4kPa；105.3 kPa、99.4kPa、102.3kPa。③荷載基本組合下的地基反力。四種工況下對應(yīng)的地基反應(yīng)力最大值、最小值和平均值分別為251.2kPa、182.3kPa、216.8kPa；219.1kPa、202.8kPa、210.9kPa；149.2kPa、94.7kPa、121.9kPa；127.9 kPa、120.8kPa、124.3kPa。

（3）地基承載驗算。修正后的地基承載力特征值fa=250.00kPa，可以看出荷載標準組合下的地基反力最大值比地基承載力特征值小，能夠滿足基本使用要求。另外，考慮到偏壓的情況，去偏壓系數(shù)為1.2，同行能夠滿足要求。

（4）基礎(chǔ)抗剪驗算。針對X方向沖切和抗剪驗算、Y方向沖切和抗剪驗算、柱對基礎(chǔ)的沖切和抗剪驗算后發(fā)現(xiàn)均滿足要求。

3 結(jié)束語

高速公路鋼箱梁結(jié)構(gòu)胎架基計算設(shè)計是確保工程項目正常順利施工的基礎(chǔ)和前提，為了保證工程施工安全，必須對箱梁結(jié)構(gòu)胎架基礎(chǔ)進行準確的設(shè)計。本文結(jié)合具體工程案例，詳細計算分析的鋼箱梁結(jié)構(gòu)胎架基計算過程。經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn)，設(shè)計的胎架基礎(chǔ)經(jīng)過驗算之后能夠達到各項要求，為工程項目的順利實施奠定了堅實的基礎(chǔ)。