高墩變截面現澆箱梁支架設計及受力檢算

馬孝聰

摘?要：結合現場情況，高墩現澆變截面箱梁采用鋼管柱貝雷梁支架施工，既可以保證市政道路的暢通，又能節省成本。利用Midas軟件建立模型進行模擬，再加以理論計算以保證結構的力學性能和穩定性符合規范要求。通過方案的具體實施，為其他同類型的工程提供了參考。

關鍵詞：比選，支架柱，貝雷梁，結構

文章編號：2095-4085（2020）02-0056-03

1?引言

在鄭州南站進出站高架橋施工中，結構形式多樣，墩身形式多樣，場地復雜，墩身較高，采用的支架形式也多種多樣。本文從施工工期，經濟性，安全性以及文明施工等方面著眼，重點介紹了IU06鋼筋砼連續梁支架方案的選擇及檢算，經過實踐論證，取得了很好的效果。

2?工程概況

本工程為鄭州南站配套工程高架進出站道路系統，高架系統采用“三快一主，南北兩環”的布局，滿足道路交通的規劃原則，引導高架道路的交通流向。同時，負責旅客集散的高架道路與承擔地區交通的地面道路系統，通過上下橋匝道保持良好的互通性，使旅客有多種選擇。工程范圍為南站范圍內的南北環形高架，與迎賓大道及豫州大道主線的銜接匝道以及上下橋匝道，與地面道路銜接處含橋接坡道路。

其中I匝道IU06聯長度為29.6m，跨徑設置為（15+14.6）m，橋梁上部結構為變截面鋼筋混凝土連續箱梁，箱梁采用斜腹板整幅箱梁斷面，單箱五室。箱梁高度為2m，橋下凈空30.5m，梁頂寬18.86m～27.21m，底寬14.2～22.8m。

3?支架方案的確定

曲線變截面現澆梁在市政道路中多采用盤扣式滿堂支架形式，根據對施工現場情況和橋梁孔跨結構進行深入研究和理解，并結合理論計算和相關施工經驗，對盤扣式滿堂支架和鋼管柱貝雷梁支架進行比較，以選出更優化的施工方案。

現從安全性，使用性，文明施工，質量控制，施工速度，施工難易程度及經濟性等方面比較承插型盤扣式滿堂支架和鋼管柱貝雷梁支架兩種支架形式（見表1）。

通過表1可看出，鋼管柱貝雷梁支架方案從安全性，使用性，施工速度和經濟性等方面均優于盤扣式滿堂支架。并綜合考慮現有材料循環使用，故選擇前

者作為IU06現澆箱梁的施工方案。

4?支架設計

4.1?總體支架體系方案設計

4.1.1?鋼管柱及基礎布置

支架柱采用D630mm（δ=10mm）的鋼管柱作支墩。鋼管柱橫向按照3m間距排分布，根據梁寬每排為8至10根，縱向排距最大為10.3m，高度為24.1m。鋼管柱橫向采用[20a槽鋼作為橫聯，加強鋼管柱的穩定性。在橫聯間設剪刀撐連接，連接方式為焊接，焊縫要飽滿。位于墩身附近的鋼管柱座落在承臺上，其他鋼管柱座落在鋼筋混凝土擴大基礎上，根據鋼管柱的軸力大小采用不同尺寸的擴大基礎。通過測量放樣，在承臺或條形基礎頂預埋20mm厚80cm×80cm的鋼板和8根φ20的預埋螺栓，預埋螺栓與基礎內鋼筋焊接采用雙面焊，焊縫應飽滿，不燒傷主筋。預埋鋼板位置必須準確，混凝土澆筑過程中保證預埋鋼板水平，在鋼管立柱及預埋鋼板上加焊加勁肋。

鋼管立柱及條形基礎均需粘貼反光貼，防止夜間施工時施工車輛撞擊條形基礎及鋼管柱。

4.1.2?鋼管柱頂橫梁

采用雙拼I40a工字鋼作為貝雷梁橫梁，采取間隔焊連接。為防止橫梁順橋向移動，在工字鋼支點處設置隅撐，隅撐采用8#工字鋼。在貝雷梁的支點處焊接橫向加勁肋，防止局壓失穩。

4.1.3?橫梁上貝雷梁布置

貝雷梁采用單排單層加強型，橫橋向按照梁體截面共設置貝雷梁28榀，每榀間距90cm，每兩榀用900型角鋼支撐架連接，保證整體穩定性。在實際施工中，不能保證貝雷梁豎桿都放置在橫梁上，對于橫梁位置沒有貝雷梁豎桿時，需要在此增設豎桿，該豎桿斷面尺寸不應小于貝雷梁豎桿斷面尺寸（需采用雙拼槽10），保證貝雷梁支點處局壓要求。貝雷梁上鋪雙拼10#工字鋼，雙拼工字鋼之間采用間隔焊加固，用U型螺栓與貝雷梁進行連接，保證其穩定性，順橋向間隔120cm。

4.1.4?盤扣支架及模板

盤扣支架上下加頂托，底托。豎向立桿根據雙拼工字鋼間距布置，橫距為90cm，水平步距為100cm（頂端和底部懸臂部分不超過30cm），按規范要求布置豎向斜桿。支架頂橫橋向布置10#工字鋼作為模板外楞，間距同立桿縱向間距，縱橋向采用10cm×10cm方木作為內楞，模板采用15mm厚優質竹膠板，模板必須與方木釘牢。

4.2?結構計算模型

結構計算采用Midas計算軟件進行整體建模分析（見圖1）。

4.2.1?貝雷梁驗算

貝雷梁采用單層加強型貝雷梁，并在貝雷梁橫梁支撐的位置增設加強豎桿，豎桿截面積不小于貝雷梁豎桿的截面積。

貝雷梁豎向最大位移：δ=4.958mm≤12300/400=30.75mm。

桿件最大應力：f=285MPa<310MPa，與下梁底橫向分配梁接觸的位置，豎桿均需加強。

4.2.2?橫梁驗算

橫梁位移δ=0.966mm≤3000/400=7.5mm。

橫梁正應力f=109.5MPa<215MPa。

橫梁剪應力f=90.4MPa<125MPa。

4.2.3?鋼管支墩檢算

為了增加鋼管柱的穩定性，需要對鋼管柱進行可靠約束，在此采用格構連接方式（如圖2所示），將鋼管柱每5m約束一道，上部懸臂不超過2m。計算長度為：L=5+2×2=9m，λ=μl/i=41。查表得，φ=0.899。N=π2EA/λ2=3269531.363N。

σ=NW/φA+MP/W+0.9Mw/1.15w（1-0.8NW/NE）=190MPa≤215MPa。

通過對鋼管柱增加橫向連接，減少了鋼管柱的有效計算長度，大大提高了鋼管柱的穩定性。

5?支架的搭設和拆除

5.1?鋼管柱的安裝

鋼管柱安裝時，首節鋼管柱與基礎預埋鋼板采用螺栓連接，螺栓必須擰緊，采用扭矩扳手進行檢查。本工程鋼管立柱較高，鋼管柱豎向需要接長，當接長采用法蘭盤時，用高強度螺栓連接，并在底座和頂座及法蘭鋼板處用綴板加固。當鋼管柱接長采用焊接時，相鄰管節或管段的焊縫應錯開，焊接應采用全熔透等強對接焊縫。施焊前將坡口邊緣不少于20mm范圍內的油污，銹蝕，氧化物等清除干凈，并露出金屬光澤。以減少產生焊接氣孔等缺陷的因素，焊接時必須滿焊，需另用不小于10mm厚鋼板連接補償。鋼管柱安裝過程中位置，傾斜度應及時糾正，可采用垂球法，也可以采用儀器進行現場觀測，保證鋼管柱的垂直度偏差控制在0.1%以內。鋼管柱橫向之間與縱向之間均采用[20a槽鋼進行平連和剪刀撐連接，剪刀撐應按45°角度設置，保證鋼管立柱的穩定性。

鋼管柱接長及焊接橫向連接時應搭設操作平臺，具體做法為在條形基礎上搭設臨時雙排盤扣式支架，間距1.5m×1.5m，步距1.5m，布置在鋼管柱的兩側，沿架體外側縱向每5跨每層應設置一根豎向斜桿，端跨的橫向每層均設置豎向斜桿。作業層腳手板應滿鋪，并與橫桿連接固定，外側設防護欄桿并掛密目安全網。

5.2?貝雷片的安裝

吊裝前必須檢查吊鉤和鋼絲繩是否有安全隱患，發現隱患及時更換。吊鉤為廠家專用，不得隨意更換。吊裝前應將貝雷片用900型角鋼支撐架連接成組，以防止貝雷梁放置時傾倒。在兩側工字鋼上標識出每組貝雷梁的準確位置，方便吊裝時準確就位。吊裝貝雷梁必須采用兩個以上點，且由專人指揮，人工輔助吊車準確就位。

5.3?支架的拆除

貝雷梁從一側向另一側拆除，拆除前檢查各貝雷梁之間的連接，鋼管柱與工字鋼的連接。拆除時貝雷梁采用整體吊裝，采用兩臺吊車進行貝雷梁拆除。先將最外側貝雷梁進行吊拆。底板下使用倒鏈將貝雷梁拉到翼緣板外側位置，拖拽時必須保持貝雷梁兩側對稱，緩慢，勻速橫移。拉繩應跟主橫梁平行，防止拖拉過程中震動過擺或偏位。由于貝雷梁拖拽長度從近到遠，拖拽時制作一個簡易小滑槽，用千斤頂頂起貝雷梁，將小滑槽放入貝雷梁底部，減少其摩擦，便于拖拽，也防止貝雷梁在拖拽時扭轉過大，降低了安全隱患。托拽在橫梁端部加焊限位裝置，防止貝雷梁從橫梁掉落。吊裝下來的貝雷梁及時分解拆除運出場地，保持施工場地整潔。

貝雷梁拆除完后，首先拆除鋼管立柱頂部工字鋼橫梁，解除鋼管立柱之間的橫向連接和墩身之間的連接，然后用吊機一根根吊卸鋼管立柱。

6?結?語

鋼管柱貝雷梁支架結構簡單，安拆方便，跨度大，承載力強，變形量小。在鄭州南站市政配套工程高墩支架現澆梁的成功應用，為支架力學性能檢算提供了參考，同時對同類工程也有一定的指導意義，提高了該工程的建設效率，降低了施工成本。

參考文獻：

[1]王立敢，胡明峰.大跨度連續梁貝雷梁鋼管柱式支架現澆施工技術[J].交通世界，2016，（34）：104-105.

[2]劉學明，劉世忠.鋼管柱——貝雷梁支架體系施工工藝及設計檢算[J].鐵道建筑，2016，（09）：43-46.

[3]方碧濱.支架模板及貝雷梁在互通立交橋施工中的力學檢算及應用[J].河南建材，2017，（10）：98-99.

[4]李鍇.鋼管貝雷梁柱式支架在市政現澆箱梁施工中的應用[J].鐵道技術監督，2011，（2）：30-33.

[5]何學銳.鋼管柱貝雷梁支架施工中的穩定性問題研究[D].綿陽：西南科技大學，2012.

[6]GB 50017-2017，鋼結構設計標準[S].