連續剛構橋現澆段支架搭設研究與實踐

黃業圣

文章基于連續剛構邊跨現澆段常用的滿堂式落地支架的結構形式，根據山區地形特點，對舞陽河特大橋邊跨現澆段支架進行結構優化，并通過Midas Civil有限元計算軟件建立支架模型，驗算支架的各項應力及支架變形量，確認支架優化后滿足使用要求。

連續剛構;現澆段;支架;實踐

U445.46-A-25-085-5

0?引言

連續剛構橋跨越能力大，在山區橋梁建設中較為常見，其邊跨現澆段因為橋梁結構本身的特點，常設置在山頂或山腰處，山區地形施工較為困難。常見的托架法、滿堂式落地支架法在運用上受到箱梁自重大、山區場地狹小受限等問題的影響而無法使用。本文以舞陽河特大橋為例，結合現場地形，通過優化支架設計，運用落地支架與三角膺架相結合的方式，并根據實際情況取值建模驗算分析，解決了因地形影響現澆段高大支架搭設的問題，順利完成了橋梁施工。希望能為解決同類型施工技術問題提供參考及新的思路。

1?工程概況

1.1?結構特點

思南至劍河高速公路舞陽河特大橋為分幅橋，左右幅完全分離：左幅橋設計跨徑布置為2×40 m（連續T梁）+115 m+2×180 m+100 m（連續剛構），總長656.92 m;右幅橋設計跨徑布置為2×40 m（連續T梁）+115 m+2×180 m+115 m（連續剛構），總長681.72 m。其中邊跨現澆段思南端現澆段設計長度為16 m，劍河端現澆段設計長度為9 m和24 m。思南端為2#墩，劍河端為6#臺。

箱梁頂板寬11.25 m，底板寬6.5 m，兩側翼板各懸臂為2.735 m，箱梁高度為3.8 m。梁體為單箱單室箱型截面，頂板厚度為0.3 m，底板厚度為0.32 m。

橋型總體布置如下頁圖1所示。

1.2?施工環境

由于邊跨現澆段位于卸荷體平臺面上，地形狹窄，且處于陡崖邊上，無法全部搭設落地支架，2#墩約有3.3 m長度、6#臺約有4 m長度的現澆箱梁懸挑于落地鋼管支架之外。對常規落地鋼管支架進行改進，增加可靠的膺架斜腿，以滿足混凝土澆筑的要求。

2#墩、6#臺現澆段鋼管支架搭設平臺位于開挖后的巖質平臺面上，地質情況良好，為中風化白云巖，且不積水，可直接作為支架基礎的持力面。

2?支架搭設

2.1?支架基礎處理

將現澆段平臺上的松散浮土清除干凈，再對基礎位置進行放樣定位，并確定好標高，安裝模板，進行C25素混凝土底基礎澆筑，基礎混凝土表面保證平整、密實。在澆筑前精確測量，定出鋼管支架的平面位置，在混凝土基礎澆筑過程中同時對鋼管支架立柱基腳鋼板進行預埋。對于2#墩承臺內的鋼管立柱，也需在承臺混凝土澆筑完畢后，預埋立柱基腳鋼板。基礎為60 cm厚的混凝土條形基礎，

具體如圖2和圖3所示。

2.2?支架搭設

現澆段采用530 mm鋼管、貝雷片、型鋼等搭設現澆支架。鋼管采用530 mm×10 mm的鋼管，長度約為26.86 m和24.66 m。每根530 mm鋼管定位準確后，利用預埋的基腳鋼筋或基腳鋼板進行加固，將預埋鋼筋或鋼板與鋼管焊接在一起。在焊接的過程中，要保證鋼管的豎直。

鋼管從底端至頂端共設置兩道縱、橫向連系梁，連系梁分別采用32b#工字鋼和20#槽鋼焊接于鋼管上。在鋼管的頂部開槽口預留位置搭設縱梁。縱、橫梁懸挑部分采用三角膺架斜撐進行加固。膺架采用1根36b#工字鋼組合受力，并在橫、縱向設置連接體系，保證整體性。

縱、橫梁采用2根36b#工字鋼焊接在一起受力。在橫梁上設置貝雷片桁架，每兩片貝雷片之間分別采用115 cm和45 cm支撐架連接，上下縱、橫梁采用U型扣固定。

在貝雷片桁架上設置分配梁。分配梁采用2根10#槽鋼背靠背組合受力。分配梁橫向間隔為25～30 cm（腹板下）和40～50 cm（底板下）。在分配梁上放置頂托，頂托縱向間距為60 cm。

由于2#墩支架高度較高，為保證支架的整體穩定性，抵消由于支架懸挑對鋼管基腳所產生的力矩，使用20#槽鋼焊接成一個矩形箍，將鋼管支架與2#墩墩身緊箍。矩形箍根據現場實際情況，設置于2#墩蓋梁下90 cm處。

具體如圖4和圖5所示。

3?支架系統預壓

支架搭設完成后進行預壓，在箱梁的相應位置處采用堆載加載的方式進行預壓。加載預壓根據箱梁混凝土重量分布進行布置，預壓值為鋼管計算承重的1.2倍。加載前先用水準儀觀測記錄支架原始標高。加載完畢后，用水準儀觀測記錄支架標高。支架預壓卸荷完畢，再對支架標高進行觀測并做好記錄。

4?支架驗算

根據支架設計圖紙，分別對兩個支架進行整體建模，采用Midas Civil有限元分析軟件進行計算。

4.1?計算說明

根據支架設計圖，腹板下分配梁間距為0.3 m，箱梁底板下分配梁間距為0.4 m。荷載分為底板、腹板、頂板和翼板荷載，荷載由上往下傳遞。計算內容為構件的軸向應力，剪切應力，彎曲應力，變形量等。主要計算構件為：（1）530 mm鋼管立柱;（2）雙拼36b#工字鋼縱、橫梁;（3）36b型工字鋼斜腿支撐;（4）貝雷片縱、橫梁;（5）10#槽鋼分配梁。

支架簡化計算模型如圖6和圖7所示。

4.2?荷載取值

混凝土振搗荷載為2 kN/m2;

人員、機械荷載為2 kN/m2;

總荷載為現澆段混凝土重量+混凝土振搗荷載+人員、機械荷載+支架自重（軟件自動計算）。

具體如圖8和圖9所示。

4.2.1?正常段翼緣板下鋼管所承受的集中荷載

翼緣板荷載F?1=0.089 7 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.186 5 T;

翼緣板荷載F?2=0.241 9 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.503 1 T;

翼緣板荷載F?3=0.320 6 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.666 8 T;

翼緣板荷載F?4=0.394 1 m2×0.8 m×2.6 t/m3=0.819 7 T。

4.2.2?2#墩現澆段腹板、底板+頂板均布荷載

q?1=3.83 m×0.4 m/2×26 kN/m3=1.991 6 t/m;

q?2=3.83 m×0.3 m×26 kN/m3=2.987 4 t/m;

q?3=3.83 m×0.4 m/2×26 kN/m3=1.991 6 t/m;

q?4=0.9 m×0.4 m×26 kN/m3=0.936 t/m;

q?5=0.8 m×0.4 m×26 kN/m3=0.832 t/m;

q?6=0.7 m×0.4 m×26 kN/m3=0.728 t/m;

q?7=0.62 m×0.4 m×26 kN/m3=0.644 8 t/m。

4.2.3?6#臺現澆段腹板、底板+頂板均布荷載

q?8=3.83 m×0.17 m×26 kN/m3=1.692 8 t/m;

q?9=3.83 m×0.3 m×26 kN/m3=2.987 4 t/m;

q?10=3.83 m×0.25 m×26 kN/m3=2.489 5 t/m;

q?11=0.93 m×0.45 m×26 kN/m3=1.088 1 t/m;

q?12=0.76 m×0.5 m×26 kN/m3=0.988 t/m;

q?13=0.6 m×0.5 m×26 kN/m3=0.78 t/m。

4.2.4?材料選用及參數

參照《鋼結構設計規范》（GB50017-2003），現澆段支架體系包含Q235鋼材、Q345鋼材兩種。貝雷片支撐架和所有型鋼、鋼管為Q235鋼材，貝雷片為Q345鋼材。各種材料容許應力不考慮提高系數，材料容許應力如表1所示。

4.2.5?計算結果

4.2.5.1?應力值驗算

經建模驗算得出各相應的應力值，對比容許應力值，均滿足要求。如表2所示。

4.2.5.2?變形量驗算

支架變形量驗算中，2#墩現澆段支架綜合位移變形量最大值為5.9 mm，6#臺現澆段支架變形量為2.72 mm，均<20 mm，滿足要求。如圖10和圖11所示。

4.2.5.3?支架立柱穩定性驗算

由軟件計算模型可得單根530 mm鋼管樁最大荷載為51.5 t;

鋼管軸向壓力為N=51.5 t。

壓桿最小慣性半徑公式：τ=IA

I=π（R4-r4）4=π（2654-2554）4=175 825 000 π

A=π（R2-r2）=π（2652-2552）=5 200 π

故：τ=IA=175 825 000 π5 200 π=183.88 mm

單根立柱節點的節點間長度為10.36 m，按兩端鉸接考慮，長細比公式為

λ?1=μ10/r1，μ=1.0，根據公式計算：

λ?1=μ10/r1=1.0×10.36/1.838 8 m=5.634

查軸心受壓構件的穩定系數表得：φ=0.998 3;

計算軸向應力：σ=NA=515 00016 328=31.54 MPa<φ[σ]=0.998 3×140=139.97 MPa，滿足要求。

5?結語

連續剛構橋邊跨現澆段支架施工工藝日趨成熟，方法不斷創新。施工技術人員在支架設計及方案制定階段，要結合現場條件綜合考慮施工方法、工藝的適用性及可操作性。在實施階段關注好支架在搭設過程中的精度及質量，避免支架搭設出現較大偏差，確保支架搭設與施工方案吻合，保證支架在搭設及使用過程中滿足安全性、穩定性的要求。

參考文獻：

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