高陡坡地帶大跨徑梁段現澆法施工支架設計

姜信賀

(中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司, 四川成都 610017)

高陡坡地帶大跨徑梁段現澆法施工支架設計

姜信賀

(中鐵建大橋工程局集團第五工程有限公司, 四川成都 610017)

高陡坡地帶大跨徑現澆施工支架以黔中水利工程焦家渡槽為例，在這種條件下，選用常用支架為滿堂支架和梁式支架都存在不足，工作量大。根據場地條件和結構特點提出托架與多支點鋼管桁架支墩組合結構。支架總體方案設計：固定在邊墩上兩個托架支墩，跨中有一個多支點桁架墩。模擬現場施工，單側現澆和雙側現澆施工分別進行加載，對托架支墩、多支點桁架墩進行驗算。比較兩施工方案，可知方案二受力更合理。托架與多支點鋼管桁架支墩組合結構不僅滿足托架墩、多支點桁架墩的強度要求，而且滿足現場施工條件，還擁有工作量少、耗材少、環保等優點，避免了滿堂支架和梁式支架的不足。

支架設計； 高陡坡； 現澆； 多支點桁架墩

焦家渡槽總體布置344 m明渠段124.79 m進口引槽段(95.95+2×180+95.95)m連續剛構箱梁主槽段+159.31 m出口引槽段。

在陡坡地段跨徑為50 m結構地形如圖1所示。這種情況如果使用滿堂式支架，由于地基不平整需要對地基進行開挖，造成開挖量大、工作量大、消耗鋼材多,并且會有不同的沉降,如果使用梁式支架法，需要大量立柱,工作量大并且在地段底的位置立柱的穩定性不能得到保障。根據該渡槽場地情況和結構特點，提出多支點鋼管桁架支墩結構。

圖1 現場縱坡地形(單位:cm)

1 支架方案總體設計

根據場地情況和結構特點提出多支點鋼管桁架支墩的支架方案。

支架方案總體設計： 在跨中布設鋼管墩，在兩側橋墩設置三角形托架支撐，縱梁是采用17片貝雷梁，在跨中布設鋼管臨時支墩。支架方案總體設計如圖2所示。

支架方案結構設計： 托架由4片組成，其中下錨座錨在永久墩,斜桿采用2片H400相扣、水平桿兩根H400向背組成，結構如圖3所示。鋼管臨時支墩由4根φ72 cm鋼管組成，鋼管縱向間距741 cm，橫向間距250 cm；橫系梁采用[28a槽鋼，斜桿采用[12.6 cm槽鋼，結構如圖4所示。

(a)托架正面

(b)托架側面圖3 托架設計

(a)臨時支墩正面

(b)臨時支墩側面圖4 臨時支墩設計

2 支架方案施工階段總體驗算

該支架方案包括兩種施工方案，方案一：混凝土單側現澆；方案二：混凝土兩側同時工。對兩種施工方案進行驗算，先驗算貝雷梁在兩種施工方案的每個工況，得出貝雷梁最大的內力和支墩的最大支反力。用最大支反力去驗算支架墩和桁架墩。

2.1 施工方案一驗算

施工方案一：混凝土單側現澆。根據施工現場實際情況和結構的受力特點將施工方案的具體施工步驟劃分為3個工況：(1)現澆從左側托架墩至桁架墩左側；(2)現澆至桁架墩右側；(3)全段現澆。

荷載組合：混凝土自重+模板自重+施工荷載+攪蕩混凝土+傾倒混凝土+其他荷載。

各工況的受力如圖5所示。

(a)工況一受力

(b)工況二受力

(c)工況三受力圖5 施工方案一受力

經計算得各工況最大彎矩、剪力、支反力如表1所示。

表1 各工況受力

2.1.1 貝雷梁驗算

據表1可知：貝雷梁最大彎矩Mmax=12425 kN·m，最大剪力Qmax=4295 kN

由此可見，橫向采用18片貝雷梁結構能夠滿足承載力需求，驗算通過。

2.1.2 托架墩驗算

托架最大支反力出現在工況三，在工況三條件下的各桿件受力受力如表2所示。

表2 各桿件受力

(1)承載力驗算。

由此可見，設2根[40b槽鋼+綴板組成構件，在邊跨直線段托架中設置4道三角托架能夠滿足承載力需求，驗算通過。

(2)剪力銷驗算。

據表2可知,Qmax=3862/4=966kN

剪力銷有兩個受剪面，求得剪力：

由此可得，剪力銷的抗剪強度滿足設計需求。

(3)橫梁驗算。

據表2可知：

由此可見,設4根[32a槽鋼作梁端托架橫梁能夠滿足承載力需求，驗算通過。

2.1.3 桁架墩驗算

(1)強度驗算。

由此可見,設3根φ609 mm、壁厚16 mm鋼管能夠滿足承載力需求，驗算通過。

(2)穩定驗算。

2.2 施工方案二驗算

施工方案二：混凝土兩側同時現澆。根據施工現場實際情況和結構的受力特點將施工方案二分成兩個工況：(1)左端現澆從左側托架墩至桁架墩左側，右端從右側托架墩至托架右側。(2)全段現澆。

荷載組合：混凝土自重+模板自重+施工荷載+攪蕩混凝土+傾倒混凝土+其他荷載。

各工況的受力如圖6所示。

a)工況一受力

b)工況二受力圖6 施工方案二受力

經計算得各工況構件最大彎矩、剪力、支反力如表3所示。

方案二與方案一相比，貝雷梁最大彎矩剪力、托架墩最大反力和桁架墩最大支反力都比方案一小，所以貝雷梁和桁

表3 各工況受力

架墩滿足受力要求。只需驗算托架墩可通過驗算。

3 結 論

黔中水利工程焦家渡槽屬于高陡坡大跨徑梁，這種地形條件下用滿堂支架、梁式支架不合理。根據該渡槽場地情況和結構特點，提出多支點桁架墩支架，該支架方案驗算已經通過。使用該支架設計可以有效地降低施工難度減少工程量和節省材料。

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姜信賀(1981～)，男 ，專科，工程師，主要從事道路與橋梁施工工作。

TU731.2

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[定稿日期]2014-12-09