公路現澆箱梁滿堂紅支架結構設計

王俊武

(中國水利水電第四工程局有限公司,西寧 810007 )

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公路現澆箱梁滿堂紅支架結構設計

王俊武

(中國水利水電第四工程局有限公司,西寧 810007 )

根據現場地形條件、支架高度與安全性、支架成本等因素，對國道318線林芝至拉薩段公路改造工程之林芝至工布江達段車行橋現澆箱梁支架施工進行設計，采用公路現澆箱梁滿堂紅鋼管支架的設計方法，保證了工程的質量和安全，提高了施工進度。

公路;現澆箱梁;滿堂紅支架;結構設計

1 工程概況

國道318線林芝至拉薩段公路改造工程之林芝至工布江達段(K4264+800.000 m～K4296+000.000 m)位于西藏林芝市與那曲地區境內，起點為那曲地區巴青縣貢日鄉，向西跨尼洋河，下穿國道G318線后，2次跨越尼洋河至終點林芝市工布江達縣巴河鎮秀巴村(K4296+000.000 m)，全長31.651 km，全線采用雙向4車道一級公路標準，設計速度80 km/h。工程路基長度為28.084 km，主線橋長為3.961 km，共設橋梁16座。根據設計文件要求，除扎地G318分離式立交橋、百巴G318分離式立交橋、車行天橋為C50現澆混凝土箱梁外，其余橋梁均為“T”梁預制架設。其中扎地G318分離式立交橋(GK0+907.933 m～GK0+993.933 m)和百巴G318分離式立交橋(GK0+469.281 m～GK0+555.281 m)均上跨本工程主線，這兩座橋長各86 m，每座橋為1聯(24 m+32 m+24 m)，上部結構采用預應力混凝土現澆箱梁，下部結構為混凝土橋臺； 車行天橋(K0+144.594 m～K0+199.594 m)全長55 m，全橋為1聯(15 m+25 m+15 m)，上部結構采用預應力鋼筋混凝土連續箱梁，下部采用薄壁墩、樁柱臺、肋板臺。預應力現澆箱梁混凝土共1 109.2 m3，其中扎地G318分離式立交橋箱梁混凝土為454.4 m3；百巴G318分離式立交橋箱梁混凝土為455.8 m3；車行天橋箱梁混凝土為199 m3。

2 支架設計

本工程路線沿尼洋河兩岸展線，大部分路段處于河流一、二級階地，分布地層主要為第四系沖洪積的砂礫、圓礫、卵石土，沿線地表水豐富，地下水位較淺。根據本工程特點和地質條件，對扎地G318分離式立交橋、百巴G318分離式立交橋和車行天橋的預應力鋼筋混凝土現澆箱梁，采用碗扣式滿堂紅支架的支撐體系進行施工[1-2]，確保施工質量和安全。以扎地、百巴G318分離式立交橋預應力鋼筋混凝土現澆箱梁為例子，介紹支架設計方法。

(1) 扎地、百巴G318分離式立交橋支架總體寬度為10.8 m，整體高度約為7.15 m，地面至箱梁底部高度約為5.35 m。

(2) 支架縱向步距為60 cm，支架立桿梁端處加密至30 cm×30 cm布置[3]。

(3) 豎向步距不大于80 cm，支架桿件均采用?48×3.5 mm鋼管[3]。

(4) 支架頂部設2層方木將模板荷載傳至支架，立桿頂部翼緣板處托撐上橫向設置10 cm×8 cm方木，縱向設置10 cm×15 cm方木[4]。

(5) 支架底部待地基處理完成后，鋪設10 cm×15 cm方木[5]。

(6) 箱梁底部步距為60 cm，翼緣板內側步距為60 cm，翼緣板外側步距為90 cm[6]。

(7) 箱梁底部處托撐上橫向設置10 cm×10 cm方木，縱向設置10 cm×15 cm方木[6]。

支架設計見圖1、2、3。

圖1 箱梁特征示意圖 單位：cm

圖2 滿堂紅支架橫向截面示意圖 單位：cm

圖3 滿堂紅支架縱向示意圖 單位：cm

2.1 計算參數

(1) 方木彈性模量E=11×103MPa(材料為東北落葉林，查路橋施工計算手冊附錄3)[7]。

(2) 方木順紋彎應力值 [σw]=14.5 MPa(材料為東北落葉林，查路橋施工計算手冊附錄3)[7]。

(3) 荷載系數：靜荷載系數1.2，動荷載系數1.4[8]。

2.2 荷載計算

百巴、扎地G318分離式立交橋箱梁混凝土設計總量為454.4 m3，邊跨箱梁混凝土設計量為140.08 m3，中跨箱梁混凝土設計量為174.24 m3。

(1) 取中跨計算：中跨箱梁質量F1=174.24×26=4 530.24 kN；

(2) 人工及材料、機具行走堆放荷載g2=2.0 kN/m2，一孔荷載F2=2×32×8.4=537.6 kN；

(3) 施工時傾倒混凝土的荷載(g3)及振搗混凝土產生的荷載(g4)均按2.0 kN/m2，一孔荷載為F3=(2+2)×32×8.4=1 075.2 kN[9]；支架荷載為773 kN

(4) 基礎所承受的力為：F=(4530.24+773)×1.2+(537.6+1075.2)×1.4=9 589.49 kN。

2.3 支架驗算

根據百巴、扎地G318分離式立交橋支架受力情況及鋼管支架設計搭設情況，對箱梁實心段、普通段、翼緣板3個部位的支架受力情況進行驗算[10]。箱梁截面參數見表1，截面見圖4，碗扣鋼管參數見表2。

表1 箱梁截面參數表

圖4 箱梁截面圖 單位：cm

外徑d/mm壁厚t/mm截面積A/mm2慣性矩/mm4抵抗拒W/mm3回轉半徑/mm每米長自重/N483.54.89×101.215×105.078×1015.7838.4

2.3.1 翼緣板

順橋向單位混凝土質量為q1=7.80 kN/m，15 mm厚膠木板及連接件質量q2=0.06 kN/m，人工及材料、機具行走堆放荷載g2=2.0 kN/m2；施工時傾倒混凝土的荷載(g3)及振搗混凝土產生的荷載(g4)均按2.0 kN/m2[12]。

(1) 橫桿(方木橫梁)

鋼管立柱的縱間距為0.6 m，橫間距為0.9 m、0.6 m[12]，小橫桿的計算跨徑取l1=0.90 m。

橫橋向作用在小橫桿上的均布荷載為：

q=q1+q2+(g2+g3+g4)×0.6=7.8+0.06+(2+2+2)×0.6=11.46 kN/m

10 cm×8 cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×8 cm慣性矩[13]:

1) 彎曲強度[14]

2) 最大撓度[15]

(2) 大橫桿(縱向方木)

鋼管立柱的縱間距為0.6m，因此大橫桿的計算跨徑l2=0.6m，按3跨連續梁計算[16]。

小橫桿傳遞的集中力F=11.46×0.9=10.32kN，最大彎矩Mmax=0.267×Fl2=0.267×10.32×0.6=1.66kN·m

10cm×10cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×10 cm方木慣性矩[13]：

1) 彎曲強度[14]

2) 最大撓度[15]

(3) 立 桿

2.3.2 實心段

(1) 小橫桿(方木橫梁)

鋼管立柱的縱間距為0.6 m，橫間距為0.6 m[12]，小橫桿的計算跨徑取l3=0.60 m。

橫橋向作用在小橫桿上的均布荷載為：q=q1+q2+(g2+g3+g4)×0.6=39.95+0.06+(2+2+2)×0.6=43.61 kN/m

10 cm×10 cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×10 cm方木慣性矩[13]：

1) 彎曲強度[14]

2) 最大撓度[15]

(2) 大橫桿(縱向方木)

鋼管立柱的縱間距為0.6m[17]，因此大橫桿的計算跨徑l4=0.6m，現按3跨連續梁[16]進行計算：

小橫桿傳遞的集中力F=43.61×0.6=26.17kN，最大彎矩Mmax=0.267×Fl4=0.267×26.17×0.6=4.20kN·m

10cm×15cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×15 cm方木慣性矩[13]：

1)彎曲強度[14]

2) 最大撓度[15]

(3) 立 桿

根據以上計算普通段也滿足要求。

2.4 地基承載力驗算

根據《路橋施工計算手冊》可知，對碎石土、砂土、回填土壓密實后，容許承載力為0.4 MPa[4]。方木寬度為0.1 m，按橫橋向8.4 m通長考慮，假設此面積上荷載應力直接傳給壓實后的基礎土[18]。則，百巴、扎地G318分離式立交橋單孔總荷載為9 589.49 kN，承壓面積為0.1 m×8.4 m=0.84 m2，總共有54條這樣的基礎木板，則有9589.49/(0.84×54)=0.211 MPa<0.4 MPa[4]。所以經驗算，地基承載力滿足設計要求。

3 結 語

通過對百巴、扎地G318分離式立交橋預應力鋼筋混凝土現澆箱梁滿堂紅支架設計和施工，使施工進度提前了半個月，并保證了工程質量和安全，達到了預期目標。

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Structural Design of Full Support for Cast-in-situ Box Girder on Highway

WANG Junwu

(Sinohydro Engineering Bureau 4 Co., Ltd., Xining 810007 , China)

In accordance with topographic conditions, support height and safety, support cost, etc, support for the cast-in-situ box girder on the carriageway bridge at Linzhi-Gongbujiang section, Linzhi-Lasha highway of G318 is designed. The design method of the full scaffolding pipe support for the cast-in-situ box girder assures the engineering quality and safety and improves the construction progress as well.Key words: highway; cast-in-situ box girder; dull support; structural design

1006—2610(2016)05—0053—04

2016-06-17

王俊武(1974- )，男,甘肅省慶城縣人，高級工程師,從事水電工程施工工作.

U445.5

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.013