大跨寬彎箱梁現(xiàn)澆支架體系方案比選研究

中圖分類號：U448. 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.042

文章編號：1673-4874（2025）01-0142-05

0 引言

箱梁因其較高的承載力和整體剛度，廣泛用于公路和鐵路橋梁中。對于山區(qū)橋梁而言，受限于地形、運(yùn)輸及空間等條件，上部結(jié)構(gòu)多采用現(xiàn)澆支架法施工[。目前針對現(xiàn)澆支架體系設(shè)計(jì)，國內(nèi)已有較多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。韋坤2針對承插型盤扣式滿堂支架施工時(shí)的常見問題及解決措施進(jìn)行了探討；唐誠等3以某鋼箱系桿拱橋下橫梁現(xiàn)澆施工為背景，設(shè)計(jì)了鋼管臨時(shí)支撐體系并驗(yàn)證了可行性和安全性；林峰等4針對現(xiàn)澆連續(xù)箱梁 塊澆筑，提出了落地支撐大鋼管 + 貝雷梁的方案；劉學(xué)明等[5]還結(jié)合理論分析對鋼管柱 + 貝雷梁支架體系設(shè)計(jì)驗(yàn)算及施工工藝作了系統(tǒng)的介紹。

總體而言，上述研究多針對現(xiàn)澆支架體系設(shè)計(jì)及驗(yàn)算探討，鮮有涉及對不同支架體系布置方案的對比分析。

為此，本文依托某現(xiàn)澆箱梁橋，以鋼管立柱 + 貝雷梁 + 盤扣的組合現(xiàn)澆支架為例，對比簡支梁和多跨連續(xù)梁兩種支架體系方案的優(yōu)劣性，以期為類似工程施工提供借鑒和參考。

1工程概況

某高速公路樞紐互通E匝道采用 7×20 m簡支不連續(xù)現(xiàn)澆箱梁方案，其平面位于半徑 弧曲線上。箱梁梁體為等截面鋼筋混凝土箱梁，單箱雙室斷面，箱梁高為 1.5m ，其中標(biāo)準(zhǔn)斷面：頂寬 12.25m ，底寬9.25m ，頂、底板厚度為26cm，邊腹板厚度為 50c m ，中腹板厚度為40cm。單片箱梁混凝土方量為 。橋梁整體布置如圖1所示。

2 現(xiàn)澆體系設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件，考慮到部分墩柱較高，如采用落地式滿堂支架施工危險(xiǎn)性較高，且不經(jīng)濟(jì)，結(jié)合既有材料存量，擬設(shè)計(jì)少支點(diǎn)支架體系，即采用抱箍 + 鋼棒 + 工字鋼主梁 + 貝雷梁 + 工字鋼分配梁 + 盤扣支架的形式。由于本次施工單跨梁較長，混凝土澆筑方量大，主要承載結(jié)構(gòu)貝雷梁可能會出現(xiàn)強(qiáng)度或剛度不足等問題，為優(yōu)化結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，該部分應(yīng)著重考慮，初步設(shè)計(jì)以下兩種方案。

方案一：100t抱箍 130mm鋼棒 + 3I45a工字鋼主梁 +321 型貝雷梁 工字鋼分配梁 + 盤扣支架。其中，貝雷梁一跨18m，跨中不增設(shè)落地支撐結(jié)構(gòu)。為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗彎能力，貝雷梁上下采用加強(qiáng)弦桿形式，橫向共計(jì)布置11組貝雷片。方案一支架體系布置如圖2所示。

方案二：100t抱箍 鋼棒 + 2I45a工字鋼主梁 +321 型貝雷梁 工字鋼分配梁 + 盤扣支架。相較于方案一，貝雷梁跨中位置增設(shè)格構(gòu)柱以縮短貝雷梁簡支跨度，且貝雷片采用標(biāo)準(zhǔn)型，橫向共計(jì)布置7組。方案二支架體系布置如圖3所示。

3支架體系驗(yàn)算

3.1幾何模型的建立

利用有限元程序MidasCivil建立現(xiàn)澆箱梁貝雷支架體系，模型各結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用梁單元進(jìn)行模擬，各桿件材料參數(shù)按設(shè)計(jì)圖紙取值。由于MidasCivil計(jì)算程序無法準(zhǔn)確模擬盤扣支架受力特征，本次結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的上部荷載傳遞以節(jié)點(diǎn)荷載的形式施加到貝雷梁頂部分配梁上，節(jié)點(diǎn)荷載施加位置為分配梁盤扣立桿位置。鑒于篇幅有限，以下僅展示方案二大臨結(jié)構(gòu)有限元模型，如圖4所示。

3.2荷載取值

根據(jù)《路橋施工計(jì)算手冊》對于大臨結(jié)構(gòu)驗(yàn)算的規(guī)定，驗(yàn)算時(shí)需考慮結(jié)構(gòu)動載及靜載，包括結(jié)構(gòu)自重、箱梁濕重、支架及模板重量、人員機(jī)具荷載和混凝土傾倒荷載。由于方案一和方案二貝雷梁頂部分配梁和盤扣支架布置均保持一致，為便于描述，將貝雷梁頂部立桿編號從左至右依次命名為 。有限元模型上部結(jié)構(gòu)荷載取值如表1所示。

3.3計(jì)算分析

本次結(jié)構(gòu)驗(yàn)算采用容許應(yīng)力法[7-8]，荷載組合為1.0自重 +1.0 箱梁濕重 支架及模板自重 人員機(jī)具荷載 混凝土傾倒荷載。在上述荷載作用下，得到支架體系組合應(yīng)力、剪應(yīng)力、位移及屈曲模態(tài)云圖，結(jié)果如圖5和圖6所示。

為便于對比分析，根據(jù)圖5和圖6計(jì)算結(jié)果，將兩種方案的主要驗(yàn)算指標(biāo)及對比結(jié)果整理于表2。

由表2可知，兩種支架體系均滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，但方案一貝雷梁強(qiáng)度和剛度安全儲備較小，已接近臨界狀態(tài)，施工中應(yīng)加強(qiáng)過程控制與監(jiān)測，避免支架體系荷載超載。總體上，兩種支架體系均可用于指導(dǎo)現(xiàn)澆箱梁施工。

4經(jīng)濟(jì)性及施工風(fēng)險(xiǎn)對比

4.1 經(jīng)濟(jì)性對比

本文主要從兩種施工方案鋼材用量進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比，不考慮額外人工費(fèi)用和機(jī)械設(shè)備租賃費(fèi)用。兩種支架體系下的單跨現(xiàn)澆箱梁鋼材用量對比如表3所示。

由表3可知，兩種支架體系下單跨鋼材用量基本一致，方案一用量為64.5t，方案二用量為62.6t，從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮，方案二略占優(yōu)勢。

4.2 施工風(fēng)險(xiǎn)對比

兩種支架體系施工風(fēng)險(xiǎn)對比分析如表4所示。

由表4分析可知，由于方案二貝雷梁跨中增設(shè)了臨時(shí)墩，貝雷梁單跨簡支結(jié)構(gòu)變成了多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)，有效縮短了貝雷梁的跨徑，同時(shí)優(yōu)化了結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布。就施工風(fēng)險(xiǎn)對比而言，方案二更有利于保障施工安全。

5結(jié)語

本文依托某樞紐互通匝道箱梁橋，針對該橋的現(xiàn)澆施工，設(shè)計(jì)并詳細(xì)介紹了兩種現(xiàn)澆支架體系方案，利用MidasCivil軟件對支架體系的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等指標(biāo)進(jìn)行了驗(yàn)算，同時(shí)詳細(xì)對比了兩種方案的經(jīng)濟(jì)性及施工風(fēng)險(xiǎn)，主要結(jié)論如下：

（1）兩種支架體系均滿足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，但方案一貝雷梁強(qiáng)度、剛度安全儲備較小，已接近臨界狀態(tài)，且跨中下?lián)现颠_(dá)到 44mm ，施工過程存在箱梁開裂風(fēng)險(xiǎn)。

（2）從經(jīng)濟(jì)性角度分析，兩種支架體系單跨鋼材用量基本一致，方案二比方案一節(jié)約鋼材1.9t，略占優(yōu)勢；從施工風(fēng)險(xiǎn)角度分析，由于方案二跨中增設(shè)了臨時(shí)墩，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，減小了貝雷梁高空安拆風(fēng)險(xiǎn)，更有利于保障作業(yè)安全。

（3）綜合結(jié)構(gòu)受力性能、經(jīng)濟(jì)性及施工風(fēng)險(xiǎn)，對于橋跨較長、混凝土澆筑方量較大的現(xiàn)澆貝雷梁結(jié)構(gòu)，不推薦一跨簡支的支架體系設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目最終采用方案二作為現(xiàn)澆支架體系方案。

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