混合支架在公路現澆梁施工中應用

顧斌

摘要：介紹地勢起伏不平跨越國道的現澆梁支架方案的選擇與應用，采用混合支架解決工程實際問題，貝雷梁與型鋼支架的搭配施工。

關鍵詞：上部結構現澆梁;型鋼與貝雷梁混合支架;跨越國道

一、工程實例

1成資渝高速公路TJ2項目;K63+116.124大橋位于資陽市雁江區臨江鎮柳鋪村，道路等級為高速公路，該橋全長282.56m。

該橋為跨越G321道路而設，最大橋高22m，全橋長282.56m，為90°的正交橋。全橋左幅共3聯，上部結構采用（4×25m）+（2×25+30m）+（2×30+25m）預應力混凝土連續箱梁;右幅共4聯，上部結構采用（3×25m）+（2×25m）+（3×30m）+（2×30m）預應力混凝土連續箱梁。

本區地貌條件較好，相對高差小，崩塌、滑坡、潛在不穩定斜坡不發育。低洼地段分布有因人為改造等稻田軟土（淤泥），最大厚度11.2米，Q4d1+p1 為低液限粘土、淤泥質粘土、礫石土、碎石土等，該橋下為低液限粘土、淤泥質粘土。

2、現澆梁施工方案的選擇

通過對現場詳細調查結合現場施工實際情況，上部結構的現澆梁施工方案進行必選。目前橋梁施工上部結構施工通常采用的支架有下部腳手支架，上部橫縱方木;下部型鋼支架上部工字鋼型鋼支架或貝雷梁支架。對現場考察發現地基基礎存在較厚的軟弱層，同時地面到上部箱梁底面高度達到20米，如果采用腳手支架地基處理面積太大，底面存在高差低處與高處高差達到4米多，采用腳手架系統地基處理難度大，施工安全要求高，處理基礎費用巨大。結合現場情況現澆梁施工，下部支架計劃采用鋼管支架，由于段橋梁位于曲線段，橋梁跨徑不統一，支架縱向結構單一采用貝雷梁難以解決不同跨徑問題，同時考慮到跨越G321線最小跨度12.0米，國道通車要求，道路中間不允許設置支架，跨度較大，支架上部縱向結構采用工字鋼結構計算擾度較大，綜合考慮最后支架方案確定為跨越國道采用混凝土條形基礎、鋼管支架下部、工字鋼橫梁、縱梁采用貝雷梁結構，國道兩側采用鉆孔樁基礎、鋼管支架、工字鋼橫梁、縱梁采用工字鋼的混合支架施工。

3、上部結構現澆梁的支架設計詳細介紹

3.1現澆支架布置說明

國道兩側現澆支架設置為大鋼管立柱支架并搭設型鋼底模平臺。支架立柱采用φ377×8mm螺旋鋼管;連接桿件采用雙[10槽鋼;柱頂設置卸架砂箱;支架基礎采用φ100cm鉆孔灌注樁基礎。

現澆底模平臺橫向主梁設置為雙I40a工字鋼，縱梁采用I28a工字鋼，底模下橫向分配梁采用[10槽鋼?，F澆梁底模采用δ6mm鋼板。

上跨G321國道處現澆梁支架采用貝雷梁型鋼底模平臺。柱頂主橫梁設置為3根I40a工字鋼，貝雷梁最大跨度為12m，橫向分配梁為[10槽鋼。

φ377×8mm螺旋鋼管立柱布置為5×5m格構形式，自柱頂每3m設置一道縱橫向連接系。I40a工字鋼主橫梁設置于柱頂卸架砂箱上。I28a工字鋼縱梁鋪設于I40a工字鋼主橫梁上，鋪設間距為1m，對應箱室腹板處增設1根。[10槽鋼分配梁在縱梁上按40cm間距鋪設，在實心梁段和梁體變厚度區域布置間距加密至30cm鋪設。

現澆支架布置簡圖如下所示：

3.2主要計算參數

1、梁體鋼筋混凝土容重：26KN/m3;

2、施工人員及機具荷載：1KN/m2;

3、振搗混凝土時產生的荷載：2KN/m2;

4、Q235鋼容許應力：[]=158Mpa;[τ]=98Mpa;

5、貝雷片每片長3m，高1.5m，單片重300kg（含支撐架及銷子）;

6、單排單層貝雷梁桁片容許內力：[M]=788.2KN·m;[Q]=245.2KN。

3.3受力驗算

計算原則：按自上而下的順序對支架各部分構件逐一進行驗算;受力檢算均按構件荷載最不利位置進行驗算。

3.3.1一般地段支架驗算

計算采用有限元軟件MIDAS/CIVIL 進行計算，荷載組合采用強度驗算組合，剛度驗算組合，計算模型取線路左幅8～10跨整體建模，由于篇幅所限本文略去此處的詳細設計工程。經檢算支架的強度、剛度及穩定性全部滿足設計及規范要求。

3.3.2 跨G321國道支架驗算

計算采用有限元軟件MIDAS/CIVIL 進行計算，荷載組合采用強度驗算組合，剛度驗算組合，計算模型取線路左幅7～8跨整體建模。

底模驗算（1.2cm厚竹膠板）：最大組合應力為1.3Mpa，小于允許應力10Mpa，滿足要求。

橫向分配槽鋼（[10槽鋼）：最大組合應力為61.4Mpa，小于允許應力210Mpa，滿足要求。

貝雷梁驗算最大彎曲應力為338Mpa，大于允許應力280Mpa，此為貝雷梁支點處應力集中，在貝雷梁支點處增設10#槽鋼立桿進行補強。

剪應力計算最大剪應力為162Mpa，小于允許應力210Mpa，滿足要求。

橫向分配大工鋼（雙拼與三拼I40a）：最大彎曲應力為188Mpa，小于允許應力210Mpa，滿足要求。

最大剪應力為73.5Mpa，小于允許應力125Mpa，滿足要求。

鋼管立柱驗算（φ529×8mm鋼管）：鋼管立柱最大軸力為1646.6KN，結論：滿足壓桿穩定性要求。

地基承載力驗算：支點反力為鉆孔灌注樁承受支架傳遞的最大荷載為575.3KN，小于單樁容許承載力1491.5KN，滿足要求。

條形基礎承受支架傳遞下來的最大荷載為：

條形基礎自重為：1×1.5×16×26=624KN

驗算地基承載力為：（5317.8+624）÷（1.5×16）=247.6Kpa，由于條基位于既有國道上，其地基承載力能滿足施工要求。

支架剛度驗算最大撓度19.2mm，位于門洞中間位置處，小于允許撓度：12000÷400=30mm，滿足要求。

支架整體穩定性驗算

整體穩定性分析見下圖：

由圖知，臨界荷載系數為4.71，滿足施工要求。

結論：通過以上分析驗算，該支架能滿足此箱梁現澆施工。

二、結束語

本工程支架設計及施工經過工程施工的實際檢驗，本立交橋的上部箱梁全部優質、安全的施工完成，在施工的過程中支架的強度、剛度及撓度全部滿足施工規范要求，本支架系統的安全及可操作性及經濟性全部取得了較好的效果。通過在施工的施工中筆者提出以下重點及需要特別注意的事項：

1、型鋼支架與墩柱銜接處，施工要注意下部支架與墩柱間隔距離，處理好銜接部位的施工。

2、型鋼支架的橫向連接是保證支架穩定的重要環節不可忽視，要高度重視橫向連接的施工質量。

3、鋼管支架上部設置可調節高度砂箱，要確保砂箱與支架連接的質量，要高度重視砂箱的預壓工作。

4、要處理好貝雷梁支架與型鋼支架的高差銜接問題，針對受力復雜部位要確保施工質量。

三、參考文獻：

1、《成資渝高速公路清泉樞紐互通K63+116.124大橋實施性施工組織設計》及設計交底和圖紙答疑

2、《公路橋涵施工技術規范》（JTJ F50-2011）

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