支架模板及貝雷梁在互通立交橋施工中的力學(xué)驗(yàn)算及應(yīng)用

方碧濱

廈門市公路養(yǎng)護(hù)綠化設(shè)施維護(hù)中心（361000）

支架模板及貝雷梁在互通立交橋施工中的力學(xué)驗(yàn)算及應(yīng)用

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針對國道上最常見的跨線互通立交橋，橋梁上部結(jié)構(gòu)采用搭設(shè)滿堂支架模板結(jié)合貝雷梁的現(xiàn)澆工藝進(jìn)行施工，同時(shí)在上部箱梁混凝土澆筑過程中，對支架模板及貝雷梁在互通立交橋施工中的力學(xué)驗(yàn)算進(jìn)行分析。

互通立交橋；現(xiàn)澆工藝；支架模板；貝雷梁；力學(xué)驗(yàn)算

1 工程概況

坂頭跨線互通立交位于廈門市集美區(qū)，作為國道324（鳳南-角美段）改線工程的一項(xiàng)控制性工程,全橋總造價(jià)約4 000萬元，全橋主線長1 195.6 m，主線設(shè)置(2×30+40+3×30)m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋上跨舊國道324線，箱梁（單箱雙室）高度190 cm。橋梁主線設(shè)計(jì)時(shí)速80 km/h，公路等級：公路一級，橋涵汽車荷載等級：公路－Ⅰ級。上部結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆箱梁施工采用碗扣式滿堂支架及鋼管柱貝雷梁支架進(jìn)行施工。其中第1、2、4、5、6跨采用滿堂碗扣支架，跨舊國道324線第3跨采用40 m鋼管貝雷梁支架。

2 模板支架受力驗(yàn)算分析

根據(jù)施工方案，箱梁模板采用12 mm厚竹膠板，現(xiàn)分別針對箱梁標(biāo)準(zhǔn)截面處、箱梁橫梁處及側(cè)模板處三處最不利位置的竹膠板、縱向方木及橫向方木進(jìn)行相關(guān)荷載驗(yàn)算，確保施工過程中安全。因混凝土以均布荷載形式作用于模板上，故竹膠板及方木所承受的荷載計(jì)算簡圖如圖1所示。

圖1 箱梁模板驗(yàn)算簡圖

相應(yīng)計(jì)算強(qiáng)度、剛度及剪力驗(yàn)算公式為：

根據(jù)方木的不同朝向及搭接間距，可以得到不同位置下的計(jì)算寬度l（單位：mm），模板可取1 mm寬度作為計(jì)算單元，根據(jù)表1計(jì)算荷載組合，公式（1）、（2）、（3），以及表1不同位置下模板的力學(xué)性質(zhì)，可得到模板及支架力學(xué)計(jì)算結(jié)果，列于表2中，并與表1中設(shè)計(jì)值進(jìn)行對比，校驗(yàn)支架模板及方木是否滿足荷載要求。

因箱梁側(cè)模采用的斜撐鋼管與滿堂支架采用的碗扣鋼管均為Φ48×3.5 mm型號(hào)鋼管，并同時(shí)混入少量Φ48×3 mm鋼管，鋼管支撐系統(tǒng)以Φ48×3 mm為不利條件進(jìn)行驗(yàn)算。側(cè)模斜撐鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算公式為：

式中，N——鋼管所受軸力，φ——整體穩(wěn)定性系數(shù)，可根據(jù)長細(xì)比查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2003）求得為0.75，A——鋼管截面面積，σ［］——強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(單位：MPa)。

滿堂支架碗扣鋼管在考慮風(fēng)荷載的情況下，穩(wěn)定性驗(yàn)算公式為：

表1 模板支架不同位置處相關(guān)力學(xué)性質(zhì)

表2 模板支架不同位置處的力學(xué)驗(yàn)算結(jié)果

3 貝雷梁受力驗(yàn)算分析

橋梁主跨的貝雷梁的組成結(jié)構(gòu)包括分配小橫梁、貝雷縱梁及主橫梁，其中分配小橫梁及貝雷縱梁采用[18b槽鋼拼接而成，主橫梁采用雙拼I45a型鋼制成，貝雷梁各組成結(jié)構(gòu)的力學(xué)性質(zhì)。

根據(jù)施工方案，因貝雷架主梁直接搭在鋼管柱上，主要承受集中力荷載作用，經(jīng)電算分析可得貝雷梁主梁承受最大彎矩M=165.35 kN·m，最大剪力Q=422.2 kN，因主橫梁采用雙拼工字鋼，單根I45a工字鋼承受的最大彎矩M1=82.65 kN·m，最大剪力Q1=211.1 kN。根據(jù)鋼材的受力間距，可以得到不同位置下的計(jì)算寬度l（單位：mm），根據(jù)公式（1）、（2）、（3），以及貝雷梁不同位置下鋼材的力學(xué)性質(zhì)，可得到貝雷梁的計(jì)算結(jié)果，校驗(yàn)貝雷梁否滿足荷載要求。

圖2 貝雷梁主梁受力簡圖

經(jīng)驗(yàn)算結(jié)果分析，可知滿堂架碗扣鋼管搭設(shè)滿足結(jié)構(gòu)力學(xué)要求。

4 貝雷架鋼管立柱地基承載力驗(yàn)算

按照地基處理的方案，鋼管柱基礎(chǔ)采用C20混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，基礎(chǔ)長3 m,寬2.5 m，厚0.4 m，鋼管立柱所承受的柱頂最大支點(diǎn)反力為593.8 kN，則雙排鋼管柱承受最大軸向壓力為593.81×2=1 187.6 kN，基礎(chǔ)自重2 600×3×2.5×0.4×10=78 kN，則地基承載力經(jīng)計(jì)算：

式中，F(xiàn)——上部鋼管支架處的荷載，K——應(yīng)力調(diào)整系數(shù)，根據(jù)JGJ 300—2013此處取1.0，A——基礎(chǔ)地面計(jì)算面積。

經(jīng)處理后的地基承載力為200 kPa，大于168.75 kPa，可知貝雷梁鋼管立柱處地基承載力滿足要求。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目采用滿堂支架+貝雷梁的現(xiàn)澆箱梁方案,大大縮短了立交橋上部結(jié)構(gòu)的施工工期（約30 d），確保了工程質(zhì)量，節(jié)約了成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯，同時(shí)滿堂支架及貝雷梁材料可以重復(fù)利用,操作靈活，支架及貝雷梁體系受力可經(jīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)驗(yàn)算確定荷載，確保了施工過程的安全。坂頭跨線互通立交全橋已順利施工完成，證實(shí)了模板、支架及貝雷梁各項(xiàng)參數(shù)驗(yàn)算的合理正確。

[1]陳寶春,陳友杰.橋梁工程[M].北京：人民交通出版社, 2013,10.

[2]賈麗霞.滿堂支架現(xiàn)澆梁施工技術(shù)[J].山西建筑,2010,36 (32)：139-141.