復雜工況下大跨徑變截面現澆箱梁支架設計

【摘要】在工程實踐中，現澆箱梁多采用臨時支架來支撐模板進行施工，工藝也相對比較成熟，但在不少工程的現澆箱梁施工中，也發生了安全事故，造成了較大的損失。因此，現澆箱梁支架的合理設計是保證施工安全的關鍵，尤其是在施工環境復雜、地質條件較差的大跨徑變截面現澆箱梁施工中，需對施工支架進行專門設計。

【關鍵詞】大跨度現澆箱梁;支撐體系;設計與施工

現澆箱梁是橋梁施工中危險性較大的分項工程，現澆支架的合理設計是保證施工安全的關鍵。結合洪灣樞紐互通跨洪灣涌現澆箱梁跨徑大、截面復雜的實際情況，采用了一種鋼管貝雷與碗扣支架組合的滿堂式支架進行施工，并對支架進行了分析驗算。

1、現澆箱梁施工難點

（1）主跨64m現澆連續箱梁，多采用掛籃懸澆的施工工藝，但該工程橋梁的寬度變化較大，無法采用掛籃懸澆法施工。（2）工程條件復雜，淤泥質軟土層厚，需在水域深厚軟土地質條件下搭設模板支架，支架基礎需進行專門設計，施工難度較大。（3）橋梁底部設計為1.6次拋物線變高度截面，常用的梁柱式模板支架難以適應梁底的曲線設計。（4）箱梁自重大，箱梁高度最大達4.0m，對支架承載能力要求高。預應力混凝土結構在預應力施工前，對支架的不均勻沉降較為敏感，易導致混凝土開裂。

2、支架設計與施工

2.1滿堂支架布設與施工

2.1.1基礎處理

根據支架布設間距以及承載荷載初步計算地基設計承載力，本現澆支架設計地基承載力不小于250kPa，地面鋪設10cm厚C20混凝土進行表面封閉，并在周圍設置排水溝進行排水，防止雨水滲透地基弱化承載力。

2.1.2碗扣支架搭設

支架搭設要在滿足JGJ130-2011、JGJ166-2016、JTG/TF50-2011規范中碗扣支架規定要求下設計、搭設。碗扣立桿底托支撐在10cm×10cm方木上，支架按照設計布設進行搭設時，組裝完兩層橫桿后需從縱橫方向檢查立桿的垂直度，如有偏差，及時調整，使橫桿水平度偏差小于L/400;立桿接長采用對接扣件軸心對接，不允許采用旋轉扣件接長。考慮支架的整體穩定性，支架設剪刀撐和斜撐。在縱、橫向每5～6排鋼管、底板部分和翼板部分支架外側面布置斜向鋼管剪刀撐，剪刀撐與地面的角度控制在45°～60°之間并相互呈之字形連為一個整體。②剪刀撐宜采用通長桿件，當必須接長使用時，宜采用對接扣件連接，也可采用搭接。支架需往一邊搭設或從中間往兩邊搭設，不允許從兩邊往中間合攏;搭設過程中應注意調整整架的垂直度不大于L/500，且不大于10cm。所有立桿均不允許懸空，支架經檢查無誤后，方可繼續搭設。為保持支架穩定，底座和頂托螺旋長度不得大于螺桿和長度1/3，并不大于20cm。搭設前需根據具體標高計算好支架拼裝高度，碗扣架搭設完成后在管頂安裝頂托。使頂托伸出量一般控制在30cm以內。測量確定四個角點的頂托標高，然后拉線調整其它頂托標高。頂托標高需縱橫兩個方向都滿足要求。

2.2門洞支架設計與施工

2.2.1門洞基礎

主干道承載力高，路面為混凝土路面。本現澆門洞基礎充分利用此條件，直接在原道路上澆筑14.4m×0.9m×0.7m長條形混凝土基礎，基礎的中心間距為11m，在條形基礎上每個立柱位置預埋4塊20cm×20cm×1cm鋼板，預埋鋼板設置錨固鋼筋用于加固。

2.2.2門洞支架搭設

門洞支架采用每邊4根φ600×δ8mm鋼管作為承重立柱，立柱間距3.6m，高度4.24m，鋼管底部焊有一塊80cm×80cm×1cm鋼板，與基礎預埋鋼板焊接在一起，并沿四周焊4塊三角鋼板對底座進行加固;鋼管立柱之間采用槽鋼十字交叉焊接支撐，鋼管頂部開設32cm×16cm槽口，將承重墊梁安放在槽口內并與鋼管頂部焊接固定，焊接質量應滿足JTG/TF50-2011規定質量要求;墊梁采用雙拼2I56工字鋼，長17m;在承重梁上對應現澆箱梁腹板位置對應布設4榀貝雷梁，每個翼緣板布設1榀貝雷梁，作為承重主梁，中間4榀間距3.6m，為3片貝雷梁聯結而成，承載底腹板荷載;兩邊為2片貝雷梁聯結而成，承載翼緣板荷載，貝雷梁長15m;在貝雷梁上貝雷梁頂部布設橫向I25工字鋼分布梁，單根分布梁長18m，間距為1m;分布梁上鋪設6mm鋼板，全封閉底部空間，以保證施工時行車、行人的安全。

3、支架結構分析

3.1碗扣支架分析

荷載計算：混凝土容重26.0kN/m3，模板、支架自重2.0kN/m2，人群及機具荷載1.5kPa，混凝土傾倒荷載2.5kPa，混凝土振搗荷載2.0kPa。由于橋位處河涌水流緩慢，無船只通行，計算中流水壓力、流冰壓力、船只及漂浮物撞擊力忽略不計，風荷載按規范計算。荷載組合系數：（1）強度驗算采用基本組合，結構重要性系數取1.0，混凝土及模板支架自重分項系數取1.2，人群及機具荷載、混凝土傾倒荷載、混凝土振搗荷載等分項系數取1.4，風荷載等分項系數取1.1，組合值系數取0.8;（2）變形驗算采用標準組合，混凝土及模板支架自重分項系數取1.0，不計人群及機具荷載、混凝土傾倒荷載、混凝土振搗荷載。按照從上至下的方式，分別驗算底模、方木、鋼管分布梁的強度及變形，均滿足要求。驗算碗扣支架的強度及穩定性，腹板位置單根立桿的軸力值為13.7kN～25.9kN，頂底板位置單根立桿的軸力值為21.5kN，翼板位置單根立桿的軸力值為14.7kN，均小于規范單根立桿軸力設計值30kN，碗扣支架強度及穩定性滿足要求。

3.2貝雷鋼管支架驗算

3.2.1強度分析

貝雷鋼管支架中，I14a分布梁、2HM588×300型橫梁為Q235鋼材，[σ]=215MPa，[]=125MPa;單片貝雷梁的容許彎矩[M]=788.2kN·m，容許剪力[Q]=245.2kN。通過軟件對承載能力極限狀態下的支架進行分析，計算結果如下：I14a分布梁，最大正應力σ=28.1MPa<[σ]=215MPa;最大剪應力=46.7MPa<[]=125MPa。單片貝雷梁，彎矩最大值M=407.4kN·m<[M]=788.2kN·m;最大剪力Q=242.7kN<[Q]=245.2kN。2HM588×300型主橫梁，最大正應力σ=97.2MPa<[σ]=215MPa;最大剪應力=32.1MPa<[]=125MPa。根據計算結果可知，支架強度滿足要求。

3.2.2剛度分析

支架使用前要進行預壓，以消除非彈性變形，因此，支架變形分析時采取彈性計算法。在正常使用極限狀態下，通過軟件計算貝雷鋼管支架的變形，各構件的最大豎向變形（撓度）：I14a分布梁為1.89mm，貝雷梁為15.3mm，主橫梁為4.3mm，各構件的最大豎向變形（撓度）均小于規范規定的L/400的限值，故貝雷鋼管支架的剛度滿足要求。

結語：

在現有路橋施工中經常遇到跨線施工的情況，既要保證安全通行，又要正常施工，通過一例單孔門洞跨徑大于10m現澆支架分析驗算，來為以后大跨徑跨線施工提供參考經驗。

參考文獻：

[1]建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范JGJ166-2016[S].北京：中國建筑工業出版社，2016.

[2]張東山，光明.現澆箱梁大跨度鋼管貝雷與碗扣組合支架設計與分析[J].施工技術，2016，45（17）：76-78.

[3]公路橋涵施工技術規范JTG/TF50-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

作者簡介：

郭全禮（632123198008087776），青海第六路橋建設有限公司，青海西寧。