京臺高速公路現澆箱梁支架設計

王長征

（中鐵十一局集團第四工程有限公司）

京臺高速公路現澆箱梁支架設計

王長征

（中鐵十一局集團第四工程有限公司）

福州京臺高速公路JTA5合同段C匝道橋箱梁采用現澆方式施工，本文設計支架作為現澆箱梁的模板支撐系統，采用有限元分析軟件ANSYS10.0對支架進行分析計算，支架強度、剛度和穩定性均滿足設計要求。支架成功地應用于工程中，為以后類似支架設計及施工提供了寶貴的經驗。

支架；京臺高速；匝道；現澆箱梁

1　工程概況

福州京臺高速公路JTA5合同段C匝道橋上部結構由六聯組成，第一聯為4m×30m預應力混凝土剛構T梁，第二聯為3m× 30m預應力混凝土剛構T梁，第三聯為4m×22.5m預應力混凝土連續—剛構箱梁，第四聯為3m×21.55m預應力混凝土連續箱梁、第五聯為（18.9+22.6）m預應力混凝土連續箱梁，第六聯為（21.5+ 20）m預應力混凝土連續箱梁。本文設計其中的第三、四、五、六聯現澆箱梁支架。箱梁為單箱雙室斷面，箱梁頂板寬9m，懸臂長1.5m，底板寬6m，箱梁高1.5m。橋墩為雙柱墩，墩頂橫橋向打開，并設置橫系梁。

2　支架結構布置

福州京臺高速公路JTA5合同段C匝道橋現澆箱梁采用鋼管支架施工。支架基礎采用擴大基礎，部分立柱直接布置在承臺上，立柱采用φ530×8mm及φ630×10mm鋼管，與基礎間采用剛性連接，鋼管間設置橫撐及斜撐。立柱頂部設置卸荷塊，卸荷塊上布置2I63a型鋼作為主橫梁，之上布置321型貝雷片作為縱向分配梁。縱向分配梁上鋪設橫向分配梁I12.6。支架結構布置如圖1、圖2、圖3所示。

圖1　支架立面布置圖

3　支架結構計算

根據上述支架布置結構進行計算，結構除貝雷梁外均采用Q235B材料。

3.1材料特性

（1）Q235鋼材的強度設計值：

彎曲應力：f=215MPa

圖2　支架平面布置圖

剪應力：fv=125MPa

（2）321型貝雷特性：

許用彎矩[M]=788kN/gm

許用剪力[Q]=245kN

3.2荷載及工況分析

支架應能夠承受施工工程中可能產生的各種荷載，而荷載的種類和大小取值是保證支架經濟性和安全性的關鍵因素。支架承受的荷載包括施工荷載、模板荷載、振搗荷載、混凝土荷載、風荷載和自重等。

（1）施工荷載

包括施工人員、施工設備、施工材料等荷載，所有區域：2.5kPa

（2）模板荷載

按2.0kPa考慮

（3）振搗荷載

按2.0kPa考慮

（4）混凝土荷載

混凝土容重：26kN/m3

（5）風荷載

正常工作風速：v=13.8m/s

最大風速：v=36.9m/s

支架應選取最不利工況計算，根據支架的實際使用過程，支架分兩種工況進行計算。

工況一：支架搭設完成，未澆筑

自重+模板荷載+施工荷載+風荷載（最大風速36.9m/s）

工況二：支架澆筑過程中

自重+模板荷載+施工荷載+混凝土荷載+振搗荷載+風荷載（工作風速13.8m/s）

在兩種工況下荷載組合如表1所示。

表1　荷載組合表

3.3有限元計算

采用ANSYS10.0計算，立柱底部固接，采用埋件連接的扶墻與橋墩之間約束橫橋向、縱橋向的位移及繞橫橋向、縱橋向的轉動，采用抱箍連接的扶墻與橋墩之間約束橫橋向、縱橋向的位移及繞橫橋向、縱橋向、豎橋向的轉動，立柱與聯系撐固結，主橫梁與立柱頂部、貝雷梁鉸接。

14#～18#橋墩之間支架計算模型如圖4所示。

圖4　14#～18#橋墩間支架計算模型圖

7#～14#橋墩之間支架計算模型如圖5所示。

圖5　7#～14#橋墩間支架計算模型圖

14#～18#橋墩之間支架各構件計算結果如表2所示。

7#～14#橋墩之間支架各構件計算結果如表3所示。

14#～18#橋墩之間支架整體位移如表4所示。

7#～14#橋墩之間支架整體位移如表5所示。

通過計算表明，支架的強度、剛度和穩定性均滿足要求。

4　支架施工

支架主要為鋼結構，應按照由下而上的順序搭設，支架搭設順序如下：基礎及預埋件施工→立柱、平聯及扶墻安裝→主橫梁安裝→貝雷梁安裝→分配梁安裝→模板安裝。

表2　14#～18#橋墩之間支架各構件計算結果

表3　7#～14#橋墩之間施工支架各構件計算結果

表4　14#～18#橋墩之間支架整體位移

表5　7#～14#橋墩之間支架整體位移

支架搭設完后應進行預壓，以消除支架的非彈性變形、獲取支架彈性變形參數和檢驗支架安全性。預壓荷載按照支架承受恒載的1.1倍控制，預壓荷載采用堆載沙袋的方式施加，并且預壓荷載模擬支架實際承受的荷載分布，預壓荷載的加載應按照25%、50%、75%、100%、110%分級進行。現場預壓情況如圖6所示。

現澆箱梁滿足設計要求后可拆除支架，支架拆除順序應遵循由上而下，先搭后拆的原則。

5　結束語

福州京臺高速公路JTA5合同段C匝道橋7#～18#橋墩間箱梁采用鋼管少支撐點支架現澆，經過有限元模擬計算，支架強度、剛度和穩定性均滿足設計要求。支架成功地應用于工程中，為以后類似支架設計及施工提供了寶貴的經驗。

圖6　支架現場預壓圖

[1]《福州京臺高速公路C匝道橋施工圖設計》.

[2]《建筑結構荷載規范》（GB50009-2012）.

[3]《公路橋涵施工技術規范》（JTG/TF50-1-2011）.

[4]《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）.

[5]《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）.

[6]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）.

[7]《鋼結構設計手冊》（第三版）.

[8]《鋼結構連接節點設計手冊》（第二版）.

[9]《路橋施工計算手冊》.

[10]《裝配式公路鋼橋多用途使手冊》.

U412.36+6

A

1673-0038（2015）03-0140-03

2014-12-30