客運專線現澆連續梁支架設計與施工技術

盧 宗 澤

(北京鐵建工程監理有限公司，北京 100039)

客運專線現澆連續梁支架設計與施工技術

盧 宗 澤

(北京鐵建工程監理有限公司，北京 100039)

以景德特大橋為例，介紹了現澆連續梁支架的設計與計算方法，對碗扣式腳手架和梁柱式支架分別進行計算，確保設計可靠。對支架施工過程的支架預壓環節進行控制與監測，確保施工安全，為同類橋梁支架設計與施工提供了有益的參考。

支架,強度,剛度,穩定性,支架預壓

1 概述

現澆連續梁施工支架結構因其受力分析計算復雜，處理不當往往會影響工程的工期，甚至發生安全、質量事故[1,2]。目前，現澆梁施工中所采用的支架主要有滿堂碗扣鋼管腳手架和梁柱式支架兩種。現澆支架在設計中應注意荷載組合、支架檢算等問題，在施工中應注意地基處理、支架預壓等問題[3]。

2 工程背景

景德特大橋733號～736號墩(32+48+32)m預應力混凝土現澆連續箱梁，于D2K180+255.3里程處與冀魯連接線斜交，斜交角度為50°3′00″，設計采用現澆連續梁方式上跨。其中48 m跨跨越冀魯連接線，該聯連續梁位于i=+6.2‰的上坡道上，平面位于直線上。箱梁為變高單箱單室斜腹板截面，箱梁頂寬12.2 m，頂板厚度為34 cm～65 cm，腹板厚度50 cm～95 cm，底板厚度30 cm～90 cm。

上部支架由碗扣式腳手架、方木組成。順橋向碗扣架立桿間距均為60 cm；橫橋向立桿間距在頂底板、腹板、翼緣下方處依次為90 cm,30 cm,120 cm；橫桿步距均為120 cm。碗扣架立桿底部鋪設10×15 cm方木(橫橋向)；頂部鋪設10×15 cm方木(橫橋向)，其上方再布置10×5 cm方木(順橋向)。

下部梁柱式支架采用鋼管、工字鋼、貝雷梁和槽鋼組合形式。立柱采用φ630×10 mm有縫鋼管。邊跨兩邊立柱坐落在承臺上，中間設兩排(三排)立柱，小里程邊跨采用條形基礎，大里程邊跨采用樁基；中跨兩邊立柱坐落在承臺上，中間設七排立柱，采用條形基礎，立柱間設連接系。橫梁支撐于立柱之上，截面均采用2Ⅰ36b和3Ⅰ36b工字鋼；邊跨靠近邊墩處橫梁與外側立柱間設斜撐；縱梁采用貝雷梁。圖1為48 m中跨支架布置圖。

3 支架設計與計算

3.1碗扣式腳手架計算

3.1.1荷載

考慮恒載和活載，恒載包括：1)梁體鋼筋混凝土在底模上產生的面荷載標準值(kN/m2)；2)模板及支架結構荷載。a.模板荷載：1 kN/m2；b.支架結構荷載：當立桿間距為30 cm時，取0.8 kN/m3；當立桿間距為60 cm，90 cm時，取0.55 kN/m3。活載包括：3)施工人員、材料及施工機具荷載取2.5 kN/m2；4)振搗混凝土時產生的荷載取2 kN/m2；5)澆筑混凝土時產生的沖擊荷載取2 kN/m2。

3.1.2支架立桿軸力計算

按規范[4]取下式對碗扣式支架立桿軸力進行計算。

N2=1.2×(1)+2))×Lx×Ly+1.4×(3)+4)+5))×Lx×Ly。

其中，Lx,Ly分別為立桿縱向間距、橫向間距，m。

經計算，立桿軸力最大值為25.12 kN<30 kN，滿足規范要求。

3.1.3支架立桿豎向位移計算

按規范取下式對碗扣式支架立桿豎向位移進行計算。

其中，Q1為立桿計算恒載，Q1=(1)+2))×Lx×Ly；H為立桿總高度,mm；E為鋼材彈性模量,N/mm2；A為立桿截面尺寸,mm2；Δ為立桿接頭變形,mm，可按一個接頭1 mm取值。

經計算，立桿豎向位移最大值為3.7 mm，滿足規范要求。

3.1.4支架整體抗傾覆穩定性

按規范取下式對碗扣式支架整體抗傾覆穩定性進行計算。

其中，K為結構抗傾覆穩定系數；Mk為結構抗傾覆力矩，kN·m；Mq為結構傾覆力矩，kN·m。

碗扣支架自重按0.55 kN/m3取值，根據設計圖紙計算得支架體積為6 157.5 m3，得支架自重為3 386.6 kN；模板自重按1 kN/m2取值，根據設計圖紙計算得模板面積約為1 870.0 m2，得模板自重為1 870.0 kN。

作用在支架上的風荷載：風荷載標準值×順橋向支架截面面積，考慮支架空隙，再乘以0.8的系數，計算得84.5 kN；作用在模板上的風荷載：風荷載標準值×順橋向模板面積，計算得133.0 kN。

分別取矩，模板和支架結構重力荷載之和作用點取橫斷面中心位置，傾覆支點取支架最邊緣位置，力臂為6.1 m；作用于支架上的風荷載作用點取支架頂端(最危險位置)，力臂為2.8 m，作用于模板上的風荷載作用點取模板頂端(最危險位置)，力臂為3.5 m，得結構抗傾覆穩定系數：K=(3 386.6+1 870.0)×6.1/(133.0×3.5+84.5×2.8)=45.7>1.5。

支架整體抗傾覆穩定性滿足規范要求。

3.2梁柱式支架計算

利用MIDAS/Civil建立下部梁柱式支架模型，以中跨為例進行說明，圖2為中跨計算模型。

3.2.1方木計算

經計算，方木最大變形值為2 mm

3.2.2貝雷梁計算

圖3為貝雷梁變形圖，貝雷梁最大變形值為17-1.7=15.3 mm

單層單排桁架容許剪力值為245.2 kN，容許彎矩值為788.2 kN·m。經計算，貝雷梁的最大剪力值為223.2 kN<245.2 kN，最大剪力值位于支11上方第9片貝雷梁的腹桿處(由小里程往大里程，橫向由左線往右線)，剪力滿足要求。

貝雷梁的最大軸力為363.2 kN，對應最大彎矩值為363.2×1.5=544.8 kN·m<788.2 kN·m，彎矩滿足要求。

3.2.3墊梁計算

墊梁變形值為2.2 mm<1 200/400=3 mm，剛度滿足要求。墊梁的最大應力值為169.6 MPa<[σ]=215 MPa，強度滿足要求。

3.2.4立柱穩定性

立柱的最大應力值為90.7 MPa<[σ]=215 MPa，強度滿足要求。經模態分析，支架整體線彈性屈曲第一階屈曲穩定系數為8.15，屈曲模態為支13立柱的橫向連接系平面外失穩，支架整體屈曲穩定滿足要求。

3.2.5基礎計算

基底應力計算值見表1。

表1 基底應力計算表

由表1可知，地基承載力可按不小于260 kPa考慮。

同理，經計算，邊跨支架系統及基礎符合相關規范要求，能夠滿足現場施工需要。

4 支架預壓及變形監測

支架預壓能消除地基和支架的非彈性變形的影響，對于后期支架彈性變形的測量，橋梁線形的控制具有關鍵作用。支架預壓過程中還需要對支架的變形進行監測，避免出現變形異常。支架預壓及變形監測主要從以下幾方面進行控制：

1)支架預壓荷載一般為梁體自重的1.2倍，采用分級預壓，按0→60%→100%→120%進行。

2)采用分段預壓，全梁分為四段進行預壓，邊跨整體進行預壓，中跨分兩段進行預壓，預壓荷載與實際施工時荷載分布盡量保持一致。

3)每跨設置3個變形監測斷面，每個斷面布置5個測點。每級加載完成后1 h進行支架的變形觀測，以后每6 h監測記錄各監測點的位移量。

4)預壓結束后應對監測數據進行分析，計算支架彈性變形和非彈性變形，繪制變形圖，作為設置預拱度的依據。

5 結語

本文結合工程實例介紹了現澆連續梁支架在設計和施工中應注意的問題，支架設計應根據施工現場的條件和現澆梁的結構特點，確定支架形式、荷載組合和檢算方法。支架預壓是保證支架安全和質量的關鍵技術，應給予高度重視。

[1] 張立青.鐵路橋梁現澆支架設計技術研究及應用[J].鐵道標準設計,2010(12):40-45.

[2] 康顯榮,高少強.連續梁現澆支架方案設計與施工[J].石家莊鐵路工程職業技術學院學報,2002,1(3):34-37.

[3] 趙常煜.大跨連續梁現澆支架的設計和施工[J].鐵道標準設計,2003(6):27-29.

[4] TB 10110—2011,鐵路混凝土梁支架法現澆施工技術規程[S].

Designandconstructiontechnologyofcast-in-placesupportforcontinuousbeamofpassengerdedicatedline

LuZongze

(BeijingRailwayConstructionEngineeringSupervisionCo.,Ltd,Beijing100039,China)

In this paper, Jingde bridge as an example, the paper introduces the design and calculation method of cast-in-place support for continuous beam, the bowl-scaffold and beam column support are calculated to ensure reliable design. The control and monitoring of the preloading link during the construction process of the support are carried out to ensure the safety of the construction. It provides a useful reference for the design and construction of the same kind of bridge support.

support, strength, stiffness, stability, preloading of the support

1009-6825(2017)28-0175-02

2017-07-26

盧宗澤(1984- )，男，碩士，工程師

U448.215

A