高速公路鋼箱梁結構胎架基計算設計與施工

徐國濤

（中鐵十一局集團有限公司，湖北武漢 430061）

0 引言

武漢市四環線龔家鋪至中洲段高速公路是四環線工程中的“南段”，起于江夏區龔家鋪，接四環線沌口長江大橋，與武漢市青鄭至鄭店高速公路相交，止于江夏區中洲島，與武漢繞城高速公路（滬渝共線段）相接，路線全長約17.321km。

1 地質資料

擬建場區屬壟崗地貌，地勢較高，地形起伏不大，鐵路以低路堤通過，地面最大高差約5.0m。擬建工程位于武漢市江夏區武昌大道與星光大道交匯處，交通較為便利。

2 胎架基計算設計與施工

2.1 擴大基礎設計

（1）荷載取值。①鋼管支架自重為160kN；②頂推鋼箱梁反力值計算時考慮三種計算工況，分別為步履機在左側最大行程處（距中心-0.45m），步履機在中心，箱梁擱置在步履機上，步履機在右側最大行程處（距中心 0.45m）；③作用在的水平風荷載標準值為：ω=0.7μzμsω0。查詢全國基本風壓分布圖，武漢市50年一遇的基本風壓為：0.35kN/m2；μz表示風壓高度變化系數：根據《建筑結構荷載規范GB 50009—2001》8.2條規定，取距地面0～15m處的值為μz=1.39；μs表示風荷載體型系數：根據《建筑結構荷載規范GB 50009—2001》8.3條規定，經計算可得作用在基礎的水平風荷載最大值為μs=0.96。經過計算發現作用在的水平風荷載標準值為0.327kN/m2；④由于此次鋼箱梁頂推采用的是步履式頂推施工方法，根據步履式頂推方式的工作原理可知，在頂推過程中產生的頂推滑動摩擦力全部在步履機內部進行，若把鋼箱梁和步履機看為一個整體，則所有摩擦力都為內力，在系統內部是相互轉換和抵消的，故頂推時的臨時墩支架是不受水平荷載的。

（2）荷載組合。基礎自重及上部土重標準值為Gk=γm×b×l×d=24.00×9.50×6.50×1.50=2223.00kN，基礎自重及上部土重設計值G=1.35×Gk=1.35×2223.00=3001.05kN。

（3）地基反力計算。①荷載標準組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為248.9kPa、95.3kPa、172.1kPa。其中基礎底面面積A=b×l=9.50×6.50=61.75m2；②荷載基本組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為 336.0kPa、128.7kPa、232.3kPa。

（4）地基承載驗算。修正后的地基承載力特征值fa=250kPa，可以看出荷載標準組合下的地基反力最大值比地基承載力特征值小，能夠滿足基本使用要求。另外，考慮到偏壓的情況，去偏壓系數為1.2，同行能夠滿足要求。

（5）基礎抗沖切和抗剪驗算。按《建筑地基基礎設計規范》中的公式進行驗算：抗沖切力 Fc=0.7βhpftamh0，抗剪力：Vc=0.7βhpftA0。沖切力 Fc根據作用在基底凈反力設計值求得，計算時取基底最大凈反力對于多工況，沖切力為各工況中的最大值。驗算柱對沖切時，對沖切錐體的每一側面均按上述公式計算抗沖切力。除驗算單柱對基礎的沖切外，尚應驗算各柱的組合對基礎的沖切，即驗算任意組合柱的最大外包矩形對基礎的沖切。柱的沖切采用沖切錐體形式，此時取沖切錐體范圍的投影面積進行計算，地基反力取平均凈反力計算。

2.2 樁基設計

（1）樁基荷載計算。①鋼管支架自重取為16kN/m3；②Z3、Y4支撐梁結構計算結果見表1。

表1 樁基長度計算結果

（2）合攏段支架基礎承載力計算。①作用在基礎底部中心的荷載：作用在柱底的基本組合荷載，A柱 1985.80kN、B柱 1722.50kN、C柱3538.92kN、D柱4098.44kN。作用在柱底的標準組合荷載（基本組合對應項除以 Ks，其中 Ks為 1.35），A 柱 1470.96kN、B 柱 1275.92kN、C 柱2621.42kN、D 柱 3035.88kN。基礎自重及上部土重標準值 Gk=γm×b×l×d=18.00×7.00×2.40×0.75=226.80kN，基礎自重及上部土重設計值G=1.35×Gk=1.35×226.80=306.18kN。②地基反力計算：荷載標準組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為226.3kPa、113.3kPa、169.8kPa，其中基礎底面面積A=b×l=7.00×2.40=16.80m2；荷載基本組合下的地基反力最大值、最小值和平均值分別為 305.5kPa、152.9kPa、229.2kPa。

（3）地基承載驗算。修正后的地基承載力特征值fa=250kPa。可以看出荷載標準組合下的地基反力最大值比地基承載力特征值小，能夠滿足基本使用要求。另外，考慮到偏壓的情況，去偏壓系數為1.2，同行能夠滿足要求。

2.3 拼裝架預制塊計算

設計計算時根據《建筑地基基礎設計規范》和《混凝土結構設計規范》執行。

（1）作用在柱底中心處的荷載。①作用在柱底的基本組合荷載。4種工況下全部取Ks=1.2，工況1對應的A柱和B柱載荷分別為659.04kN和560.64kN，工況2對應的A柱和B柱載荷分別為580.68kN和603.96kN，工況3對應的A柱和B柱載荷分別為364.20kN和286.44kN，工況4對應的A柱和B柱載荷分別為327.36kN和337.56kN。②作用在柱底的標準組合荷載：工況1對應的A柱和B柱標準組合荷載分別為549.20kN和467.20kN，工況2對應的A柱和B柱標準組合荷載分別為483.90kN和503.30kN，工況3對應的A柱和B柱標準組合荷載分別為303.50kN和238.70kN，工況4對應的A柱和B柱標準組合荷載分別為272.80kN和281.30kN。③作用在基礎底部中心的荷載?；A自重及上部土重標準值 Gk=γm×b×l×d=24.00×5.00×1.20×0.50=72.00kN，基礎自重及上部土重設計值G=1.35×Gk=1.35×72.00=97.2kN，柱中心相對基礎底面坐標形心，A 柱（-1750，0，500），B 柱（1750，0，500）。

（2）地基反力計算。①荷載統計。作用在柱底的標準組合荷載：A柱626.20kPa，B 柱 626.20kPa，C 柱 686.38kPa，D 柱 686.38kPa。②荷載標準組合下的地基反力：基礎底面面積A=b×l=5.00×1.20=6.00m2，四種工況下對應的地基反應力最大值、最小值和平均值分別為208.1kPa、150.7kPa、179.4kPa；181.3kPa、167.7kPa、174.5kPa；123kPa、77.7kPa、100.4kPa；105.3 kPa、99.4kPa、102.3kPa。③荷載基本組合下的地基反力。四種工況下對應的地基反應力最大值、最小值和平均值分別為251.2kPa、182.3kPa、216.8kPa；219.1kPa、202.8kPa、210.9kPa；149.2kPa、94.7kPa、121.9kPa；127.9 kPa、120.8kPa、124.3kPa。

（3）地基承載驗算。修正后的地基承載力特征值fa=250.00kPa，可以看出荷載標準組合下的地基反力最大值比地基承載力特征值小，能夠滿足基本使用要求。另外，考慮到偏壓的情況，去偏壓系數為1.2，同行能夠滿足要求。

（4）基礎抗剪驗算。針對X方向沖切和抗剪驗算、Y方向沖切和抗剪驗算、柱對基礎的沖切和抗剪驗算后發現均滿足要求。

3 結束語

高速公路鋼箱梁結構胎架基計算設計是確保工程項目正常順利施工的基礎和前提，為了保證工程施工安全，必須對箱梁結構胎架基礎進行準確的設計。本文結合具體工程案例，詳細計算分析的鋼箱梁結構胎架基計算過程。經過計算發現，設計的胎架基礎經過驗算之后能夠達到各項要求，為工程項目的順利實施奠定了堅實的基礎。