跨高速環(huán)路現(xiàn)澆箱梁門洞支架方案比選分析

中圖分類號(hào)：U448. 21+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.044

文章編號(hào)：1673-4874（2025）01-0150-03

0 引言

隨著城市的發(fā)展，其交通路網(wǎng)建設(shè)逐步向立體化方向推進(jìn)。立體化路網(wǎng)的設(shè)計(jì)有下穿隧道及多層立交橋兩種方式，而在立交橋的施工過(guò)程中，跨線橋施工的問(wèn)題是難以避免的，一般在跨線橋進(jìn)行箱梁現(xiàn)澆時(shí)采用門洞支架方案。門洞支架方案具體設(shè)計(jì)時(shí)，既要滿足支架的承載力要求，又不能對(duì)既有交通造成較大影響，故需對(duì)門洞支架進(jìn)行對(duì)比選擇。

1工程概況

某立交橋工程由高速環(huán)路與城市主干道相交而成，立交形式為“單首葉半定向三層半全互通立交 + 輔道地面平交”，高速環(huán)路輔道與城市主干道輔道在地面層平交，高速環(huán)路主線跨越平交口位于第二層，城市主干道主線跨越高速環(huán)路主線，位于第三層；SW匝道為由南向西進(jìn)入高速環(huán)路的匝道，匝道總長(zhǎng)727.58m，曲線半徑為116. 5m 。

SW匝道橋SW107-SW110段上構(gòu)為等截面箱梁，單箱單室截面，梁高2.2m、寬8. 7m ，梁內(nèi)設(shè)縱向預(yù)應(yīng)力。箱梁底板離地最大高度為 14.7m ；SW108-SW109段上跨高速環(huán)路，上跨處現(xiàn)澆箱梁跨徑為 41.2m 。箱梁斷面結(jié)構(gòu)及相應(yīng)尺寸示意見(jiàn)圖1。

因施工匝道橋下部結(jié)構(gòu)需要，需占用高速環(huán)路三個(gè)行車道中的一個(gè)行車道，為保證高速環(huán)路上的車輛正常通行，故現(xiàn)澆箱梁支架需設(shè)置滿足兩個(gè)行車道通行的門洞，行車道寬度≥3.75m，且門洞通行的凈空 gt;5.5m 因高速環(huán)路寬度較大，還考慮在環(huán)路中央分隔帶設(shè)置一處門洞支架立柱。

故對(duì)于滿足單向雙車道要求的門洞支架方案，本文 將從單跨貝雷梁支架方案、單跨型鋼桁架方案、雙跨型鋼支架方案三種門洞支架方案中進(jìn)行比選。

因不同門洞支架方案上部結(jié)構(gòu)（分配梁、模板系統(tǒng)）布置均相同，僅支架主梁等下部結(jié)構(gòu)布置不同，故在文中對(duì)方案進(jìn)行比選分析時(shí)不進(jìn)行支架分配梁及模板系統(tǒng)的分析。

2單跨貝雷梁支架方案

采用螺旋鋼管作為支架立柱，支架立柱的間距大于兩個(gè)行車道寬度。擬采用 螺旋鋼管作為立柱，在支架立柱上方設(shè)置雙拼I40工字鋼主橫梁，采用貝雷梁作為縱向主梁，一跨跨過(guò)兩個(gè)行車道。

根據(jù)兩個(gè)行車道寬度≥7.5m 的要求，并考慮立柱基礎(chǔ)所占用的空間，采用貝雷梁跨越行車道的門洞跨徑為 。支架立面布置如圖2所示。

由于箱梁與跨越高速路為斜交，門洞支架與跨越高速路垂直設(shè)置，故門洞支架貝雷梁與匝道橋箱梁也為斜交，門洞支架寬度不小于箱梁斜交區(qū)最大寬度 ，將門洞支架立柱橫向間距布置為 4×3.6m ，保證支架搭設(shè)寬度一定的安全儲(chǔ)備。

對(duì)于門洞支架貝雷梁與匝道橋箱梁斜交的工況，每片貝雷梁均交叉支撐箱梁腹板、底板，箱梁腹板、底板混凝土的荷載基本分?jǐn)偟搅嗣科惱琢骸９什捎?片貝雷梁拼裝成橫向間距為 2×0. 45m的一組整體，各組貝雷梁間距為 0.9m ，采用U型扣將貝雷梁固定在主橫梁上，確保貝雷梁與橫梁可靠連接。

采用有限元分析軟件MidasCivil對(duì)單跨貝雷梁支架方案進(jìn)行模擬驗(yàn)算，如圖3所示。將箱梁荷載轉(zhuǎn)換為線荷載加載至貝雷梁上弦桿，將整段箱梁混凝土荷載平均后，作為均布荷載施加到貝雷梁上。貝雷梁上箱梁梁長(zhǎng)按24m計(jì)，頂板平均寬度為 ，底板平均寬度為 ，共2道腹板。

腹板高 2.2m ，腹板荷載為 26×2=1098.4k N 底板荷載為 N2=3.87×0.22× 24×26=531.2k N 頂板荷載為 N3=8.7×0.22×24× 26=1194.31k N。

由于均攤受力，按箱梁寬度8.7m范圍內(nèi)貝雷片組數(shù)（15組，其余貝雷片作為安全儲(chǔ)備）進(jìn)行均攤，則作用在每片貝雷梁上的均布荷載為 N=（1098.4+531.2+ 1194.3）/（15×24）=7.85k N/m 考慮到貝雷梁橫向間距為90cm與45cm兩種，為增大安全系數(shù)，在進(jìn)行荷載加載時(shí)，對(duì)90cm間距兩側(cè)均布荷載取值1.5倍，為

進(jìn)行極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算，其驗(yàn)算荷載組合為（ 1.2× 自重 +1.2× 混凝土荷載 +1.4× 施工荷載），有限元模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。通過(guò)表1驗(yàn)算結(jié)果可看出，單跨貝雷梁支架方案承載力是滿足要求的。

3單跨型鋼桁架方案

采用螺旋鋼管作為支架立柱，支架立柱的間距大于兩個(gè)行車道寬度。擬采用 螺旋鋼管作為立柱，在支架立柱上方設(shè)置雙拼I40工字鋼主橫梁。根據(jù)兩個(gè)行車道寬度 gt;7.5 m的要求，并考慮立柱基礎(chǔ)所占用的空間，采用的門洞跨徑為 10.5m ，門洞支架立柱橫向間距布置為

因型鋼跨越能力較弱，故采用型鋼加工為魚腹梁狀的倒三角形桁架形式作為縱向主梁，一跨跨過(guò)兩個(gè)行車道2，以滿足門洞通行要求。型鋼桁架采用雙拼C20槽鋼進(jìn)行制造，先預(yù)制為整體后進(jìn)行整片現(xiàn)場(chǎng)安裝。

考慮每片型鋼桁架均勻承載箱梁底板、腹板及頂板荷載，故將型鋼桁架布置橫向間距為 0.9m ，共布置10道。型鋼桁架焊接于主橫梁上，并進(jìn)行一定的加勁。支架立面布置如圖4所示。

采用有限元分析軟件MidasCivil對(duì)單跨型鋼桁架方案進(jìn)行模擬驗(yàn)算，有限元分析模型如圖5所示。將箱梁荷載轉(zhuǎn)換為線荷載加載至型鋼桁架上緣；按箱梁寬度8.7m范圍內(nèi)桁架片數(shù)（4組，其余桁架作為安全儲(chǔ)備）進(jìn)行均攤，作用在每片桁架上的均布荷載為 N=

進(jìn)行極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算，其驗(yàn)算荷載組合為（ 1.2× 自重 +1.2× 混凝土荷載 +1.4× 施工荷載），有限元模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。通過(guò)表2驗(yàn)算結(jié)果可看出，單跨型鋼桁架方案承載力是滿足要求的。

4雙跨型鋼支架方案

采用螺旋鋼管作為支架立柱，支架立柱的間距大于一個(gè)行車道寬度。擬采用 螺旋鋼管作為立柱，在支架立柱上方設(shè)置雙拼I40工字鋼主橫梁。采用的門洞跨徑為5.25m，門洞支架立柱橫向間距布置為 。采用雙拼I25工字鋼作為縱向主梁，橫向間距為 0.9m ，便于上方分配梁及方木布置。支架立面布置如圖6所示。

采用有限元分析軟件MidasCivil對(duì)雙跨型鋼支架進(jìn)行模擬驗(yàn)算，有限元分析模型如圖7所示。將箱梁荷載轉(zhuǎn)換為線荷載進(jìn)行加載，按箱梁寬度8.7m范圍內(nèi)型鋼片數(shù)（7組，其余作為安全儲(chǔ)備）進(jìn)行均攤，加載的均布荷載為 N=（1098.4+531.2+1194.3）/（7×24）= 進(jìn)行極限狀態(tài)承載力驗(yàn)算，有限元模擬計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 3. 通過(guò)表3驗(yàn)算結(jié)果可看出，雙跨型鋼支架方案承載力是滿足要求的。

單位：cm

5 方案比選

從三種支架門洞支架方案的結(jié)構(gòu)承載能力、施工難度、施工經(jīng)濟(jì)性及施工安全性等方面進(jìn)行比對(duì)，如表4所示。

通過(guò)對(duì)三種支架方案進(jìn)行分析比對(duì)發(fā)現(xiàn)，三種方案的承載力均滿足要求，但單跨型鋼桁架方案及雙跨型鋼支架方案在施工過(guò)程中焊接工作作業(yè)量較大，對(duì)車輛通行影響較大，且雙跨型鋼支架方案門洞跨徑較小，交通安全性較差，故不選擇單跨型鋼桁架方案及雙跨型鋼支架方案。

綜合施工過(guò)程的施工難度、施工安全性，選擇單跨貝雷梁支架方案進(jìn)行門洞支架搭設(shè)。目前該立交橋工程跨高速環(huán)路匝道橋現(xiàn)澆箱梁施工已按該方案順利有序施工完成，施工過(guò)程支架體系安全可靠，且對(duì)交通通行未造成較大影響，交通通行順暢。

6結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)跨高速環(huán)路匝道橋現(xiàn)澆箱梁門洞支架提出三種不同方案，采用有限元模擬分析驗(yàn)證，得出三種方案均滿足承載力要求。對(duì)三種不同門洞支架方案進(jìn)行比對(duì)，分析其施工難度、經(jīng)濟(jì)性及安全性等，比選后采用單跨貝雷梁支架方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，在保證施工安全和交通安全的前提下，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。本文提及的三種不同門洞支架方案可為跨線橋現(xiàn)澆箱梁門洞支架施工提供參考。

參考文獻(xiàn)

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