海南西環鐵路門式墩帽梁支架施工方案及受力檢算

杜慶民

摘 要：羅帶河特大橋設計在34、35號墩采用門式墩方式上跨既有粵海鐵路，新建鐵路與既有鐵路斜交，相交角度16°。該文主要對帽梁支架設計及預壓方案進行說明，并按照最不利方式對各部位進行受力檢算，驗證該帽梁支架的安全性。

關鍵詞：門式墩帽梁 支架法 設計荷載 驗算

中圖分類號：U443 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）10（a）-0026-02

1 工程概況

海南西環鐵路DK219+605.16～DK219+637.88處上跨既有粵海單線鐵路，新建鐵路與既有鐵路斜交，相交角度16°。計劃兩側各采用雙排單層貝雷片直跨既有線鐵路，兩墩凈距為24 m，跨既有線采用9 m跨貝雷片，其余部分搭設滿堂支架；帽梁截面尺寸為3 m×3.2 m；帽梁一次性澆筑總方量為288方。

2 設計支架方案概述

門式墩帽梁采用支架法施工。帽梁支架基礎利用正式結構的承臺，承重立柱采用雙肢格構式鋼管柱，承重縱梁采用貝雷梁。鋼管柱布置在框架墩墩身兩側，與粵海既有線路平行，鋼管柱高9.75 m（以14#墩為例），在8 m處設一道[16槽鋼與墩身連接，鋼管柱兩分肢間距4.4 m，分肢鋼管采用Ф618×16 mm的鋼管，格構柱綴材采用∠125×8 mm等邊角鋼。鋼管柱與承臺采用事先預埋的鋼板焊接連接，鋼管四周焊接4塊加強牛腿，承臺預埋90×90 cm，厚2 cm鋼板。

鋼管柱頂并排放三組橫梁（兩[40槽鋼背靠背用螺栓連接），橫梁上放砂箱，砂箱上放貝雷梁縱梁。貝雷梁放在蓋梁兩側，共4組，每組貝雷梁長9 m。貝雷梁每間隔3 m用一道[10槽鋼橫向連成一個整體；副梁采用I20b工字鋼，凈距50 cm；副梁頂部鋪設10×15 cm縱向方木，間距30 cm，方木上鋪竹膠板作為底模，一次澆筑成型；貝雷梁底距離粵海線鋼軌頂面6.55 m以上，完全滿足軌道車通過的凈空要求。

3 主要技術參數

帽梁托架設計荷載：混凝土容重取26.5 kN/m3，由于托架沿帽梁橫向中心線呈對稱布置，以帽梁單側托架進行計算，等截面恒載為q=254.4 kN/m。計算時考慮施工荷載以及混凝土振搗，活荷載系數取1.2。因此單邊工字鋼的設計荷載為q=254.4×1.2/2=152.64 kN/m，計算跨徑8.4 m。

4 計算

4.1 主梁貝雷片強度驗算

按照簡支結構計算，最大正彎矩為：

kN.m

抗彎強度：188.1N/mm2<273×0.8=218.4 N/mm2（滿足）。

抗剪強度，截面無削弱，型鋼不必計算。

4.2 主梁貝雷架剛度驗算

主梁貝雷片撓度最大值為跨中：v=5×ql4/384EI=12.4mm<[vmax]=l/500=16.8 mm，滿足要求。

4.3 竹膠板底模驗算

帽梁底模采用鏡面板，厚度15 mm，鏡面板尺寸為1.2 m×2.4 m，E=7 500 MPa，底模支撐方木采用10×15 cm，方木間距30 cm。

面積荷載：288×26.5/3.2/30=79.5 kN/m2，底模縱向取1 m長度進行計算。

均布荷載：q=79.5×1=79 kN/m。

則最大彎矩：M=ql2/8=79×0.3×0.3/8=888.8 N.m。

截面系數：W=3.75×10-9。

抗彎強度：M/W=101.12/（3.75×10-9）=23.7<60 MPa，符合要求。

4.4 副梁工字鋼強度驗算

副梁采用I20b工字鋼，計算跨徑3.2 m，凈距30 cm，等截面恒載為q=23.85 kN/m；計算時考慮施工荷載以及混凝土振搗，活荷載系數取1.2。因此單邊工字鋼的設計荷載為q=23.85×1.2=28.62 kN/m。

最大彎矩：M=ql2/8=26.5×3.2×3.2×3×0.3/8=36.63 kN.m。

截面抵抗矩：Wx=191000 mm3。

抗彎強度：191.8N/mm2<215 N/mm2（滿足）。

4.5 副梁剛度驗算

橫梁撓度最大值為跨中：f=5×ql4/384EI=6.2 mm< [vmax]=l/400=8 mm，滿足要求。

4.6 分配梁強度驗算

鋼管柱頂放一組分配梁，采用鋼板焊成一個整體。Ix=75712 cm4，Wx=3442 cm3，分配梁跨度4.4 m，

最大彎矩：M=q（2c+b）x/4.4=572.4×4.4×0.6/4.4=343.44 kN.m。

抗彎強度：99.78 N/mm2<215 N/mm2（滿足）。

分配梁撓度最大值為跨中：f=5×ql4/384EI=17.5 mm>[vmax]=l/400=11 mm，不滿足要求，故分配梁設置兩組平鋪鋼柱頂面。

4.7 鋼柱受力驗算

門墩式帽梁支架臨時支架采用雙鋼管柱，鋼柱采用Ф618×16 mm的鋼管，格構柱綴材采用∠125×8 mm等邊角鋼。

其截面特性，抗扭系數： cm3極慣性矩： cm4，E=210×109 MPa

軸慣性矩Ix=137175.329 cm4

（1）整體受力驗算。

經計算：Ix=2×（1371753290+3025982×23002）=3.229×1011 mm4；

Iy=2×1371753290=2743506580 mm4；

A=3025982×2=6051964 mm2；

回轉半徑：ix=（Ix/A）1/2=2309.86 mm；

回轉半徑：iy=（Iy/A）1/2=212914 mm；

長細比：λx=9700/2309.861=4.2；

長細比：λy=9700/212.914=45.56；

雙肢格構柱檀條采用<125×8 mm等邊角鋼。

Ax=1975×12=23700 mm2

則分別對X軸、Y軸長細比：

Λx0=13.225，Λy0=92.526

分肢對最小剛度軸的長細比（計算長度取3 m）：

Λx=Ix/i=3000/212914=14.09<0.7λ0y=64.768，滿足要求。

（2）整體穩定性驗算。

單側貝雷梁以上總荷載為（含1.2活載系數）：N=1373.76 kN。

鋼柱自重及其模板、貝雷架重200 kN，則N總=1573.76 KN。

鋼柱為b類截面，λy=92.526查表得：

δ=0.621-（0.621-0.555）/10×2.526=0.604

N/（δA）=1573760/（0.604×60519.64）=43.05 <215MPa，穩定性滿足要求。

（3）剛度驗算。

λy=92.526<[λ]=150

5 結語

該帽梁托架設計是安全的，撓度滿足規范要求，可用于羅帶河雙線特大橋帽梁的施工。

參考文獻

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