淺談大跨度現澆梁門洞設計與施工

李會賓

（中鐵十局集團西北工程有限公司　陜西　西安　710200）

淺談大跨度現澆梁門洞設計與施工

李會賓

（中鐵十局集團西北工程有限公司陜西西安710200）

本文結合西咸北環高速公路高陵北互通樞紐立交橋的施工，對現澆箱梁跨越高速公路的門洞支架方案進行設計，并介紹了門洞支架的搭設施工方案，并進行了強度、剛度及支撐系統的檢算，為大跨度門洞施工提供參考依據。

橋梁工程；大跨度；門洞

1　工程概況

西咸北環高速公路高陵北樞紐互通立交工程位于高陵縣藥惠鄉中王窯村，與京昆線西安至禹門口高速公路相交，交叉樁號K25+824.449=JKK24+335.682，主線與西禹高速公路采用主線上跨環形匝道加半定向匝道組合式立交。其中高陵北樞紐F匝道橋梁第七聯上跨西禹高速，上部結構采用3×36.04m預應力C50混凝土現澆連續箱梁，跨線墩柱墩10.7m，上跨現澆寬度12m，梁高1.9m。

由于西禹高速公路車流量較大，不能長時間封閉交通，因此施工時在西禹高速左右幅各搭設凈寬8.0m、凈高5.5m的單門洞，以滿足施工過程中西禹高速通行的要求。

2　門洞支架搭設總體設計

現澆梁支架采用盤扣式支撐系統作為模板施工支撐架體，門架基礎結構為C30混凝土防撞墩，條形基礎尺寸為600×1000mm。壁厚10mm的φ426鋼筒柱為立柱作為臨時支撐柱，立柱間距以上方架體間距為準，單排7根，支撐柱頂部鋪設I40B工字鋼作為分布梁，然后轉換分配到頂部主橫梁。因門洞跨度較大，上方荷載較重，所以使用雙排單層貝雷梁作為縱向主梁，貝雷梁上方鋪設[20A槽鋼作為二次分布梁。門架頂部采用木模板進行全封閉，兩側采用密目安全網封閉。

3　門洞支架搭設方案

箱梁底與西禹高速公路路面最小高差為9.67m，在西禹高速公路左右幅各搭設一個凈寬8.0m，凈高5.5m的門洞式支架，每側搭設單門洞搭設方法如下：

（1）橫橋向豎向支撐擬采用間距3m，壁厚10mm的φ426鋼筒柱為立柱。立柱設在截面0.6×1m的鋼筋混凝土地梁基礎上，地梁長度同箱梁寬度，地梁澆筑前清理干凈路面雜物，地梁表面預埋600×600×20鋼板與鋼柱電焊連接。橫向采用交叉拉桿（10#槽鋼）連接，斜撐拉桿與鋼柱的夾角為45～60°。

（2）鋼柱豎向支撐上，橫橋向采用兩道I40B工字鋼并焊雙拼作為橫梁。

（3）橫梁上順橋向用雙排單層貝雷梁搭設跨徑8.0m×1門洞，間距1.5m（翼板處1.8m）。并與橫梁焊接連接，形成整體。

（4）在其上橫橋向鋪20A槽鋼，凈間距0.35m。上鋪5×10木方間距0.15m。

（5）木方上鋪設厚度15mm的竹膠板。

（6）在混凝土基礎前后兩端澆筑長1.5m、底寬0.8m、上寬0.4m、高1m的混凝土防撞墩。

為了施工安全，在西禹高速公路左右單門洞行車道距施工腳手架800m處設凈高5.5m、凈寬8m的限高架。在支架上設置反光標志和警示標志，以防車輛撞擊門洞。并設置2km、1km、500m警示和限速標志和夜晚設置警示燈。為防止意外沖架，安排門架看護值班人員，防止超高車進入施工段高速道路。

4　門洞支架計算

門洞要求凈寬為8m，條形基礎寬為1m，因此施工臨時保通門架貝雷梁之間垂直凈寬為9m（8+1），由于F匝道與西禹高速斜交41°，因此計算凈寬為12m（9.426÷cos（41°））。

4.1主跨橫梁貝雷梁驗算

由架體驗算得知立桿傳遞下來的軸力為N=76.04kN，主梁凈跨度為12m。

4.1.1鋼梁抗彎強度驗算

鋼梁上方的荷載按照均布荷載模式進行計算（集中荷載均布到7個點，已接近均布荷載狀況）

雙排單層貝雷梁上方的均布荷載：q=76.04×7/12=44.356kN/m；

貝雷梁的抗彎強度設計值：[f]=215N/mm2；

貝雷梁的最大應力計算值為111.56N/mm2小于抗彎強度設計值215N/mm2，滿足要求。

4.1.2貝雷梁的剛度驗算

貝雷梁最大允許撓度[ω]=12000/400=30mm；

貝雷梁的最大撓度計算值11.6mm小于最大允許撓度30mm，滿足要求!

4.1.3貝雷梁抗剪強度驗算

貝雷梁所受剪力為：Qmax=44.356×12/2=266.136kN＜[Q]= 490.5kN

貝雷梁抗剪強度滿足要求!

4.2分布梁40b型工字鋼驗算

4.2.1鋼梁抗彎強度驗算

鋼梁上方的荷載按照集中模式進行計算（主梁上傳遞的力均勻分布到4個分布梁上），鋼梁按荷載在跨中的簡支梁進行驗算（最不利情況驗算）。

工字鋼梁上方的荷載：

最大應力計算值：σ=99800000/1139000=87.6N/mm2；

鋼梁的抗彎強度設計值：[f]=215N/mm2；

鋼梁的最大應力計算值為87.6N/mm2小于抗彎強度設計值215N/mm2，滿足要求!

4.2.2鋼梁的剛度驗算

撓度計算公式為：w=Fl3/48EI工字鋼梁上方的集中荷載點已達5個，因此采用均布荷載模式來進行計算：

鋼梁最大允許撓度[ω]=3000/400=7.5mm；

鋼梁的最大撓度計算值 1.564mm小于最大允許撓度7.5mm，滿足要求!

4.2.3支撐系統的驗算

一個門洞鋼管共16根，一邊8根，I40b工字鋼每米重73.84kg，單個鋼管受到的最大力為269.5kN。

采用426鋼管作為橫梁支撐。外徑取426mm，壁厚取10mm。

鋼管回轉半徑為：

截面積為：

鋼管樁長度按5m計算，長細比為：

根據《冷彎薄壁型鋼結構技術規范》（GB50018-2002）得，穩定系數為：0.974。

鋼管許用壓應力為：

鋼管樁驗算合格。

5　結語

通過本項目的實施，為中鐵十局集團西北工程有限公司在大跨度門洞設計和施工方面提供強有力的施工經驗，通過對高速公路高架橋建設中各項施工參數的優化，力爭在保證安全的前提下盡量降低施工成本，取得較好的經濟效益和社會效益，同時為以后類似工程提供了寶貴的參考依據。

[1]江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范》（JGJ166-2008）[S].

[3]《鋼結構設計規范》（GB5007-2003）[S].

U455.35

A

1673-0038（2015）44-0218-02

2015-10-13