跨高速環路現澆箱梁門洞支架方案比選分析

中圖分類號：U448. 21+3 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.044

文章編號：1673-4874（2025）01-0150-03

0 引言

隨著城市的發展，其交通路網建設逐步向立體化方向推進。立體化路網的設計有下穿隧道及多層立交橋兩種方式，而在立交橋的施工過程中，跨線橋施工的問題是難以避免的，一般在跨線橋進行箱梁現澆時采用門洞支架方案。門洞支架方案具體設計時，既要滿足支架的承載力要求，又不能對既有交通造成較大影響，故需對門洞支架進行對比選擇。

1工程概況

某立交橋工程由高速環路與城市主干道相交而成，立交形式為“單首葉半定向三層半全互通立交 + 輔道地面平交”，高速環路輔道與城市主干道輔道在地面層平交，高速環路主線跨越平交口位于第二層，城市主干道主線跨越高速環路主線，位于第三層；SW匝道為由南向西進入高速環路的匝道，匝道總長727.58m，曲線半徑為116. 5m 。

SW匝道橋SW107-SW110段上構為等截面箱梁，單箱單室截面，梁高2.2m、寬8. 7m ，梁內設縱向預應力。箱梁底板離地最大高度為 14.7m ；SW108-SW109段上跨高速環路，上跨處現澆箱梁跨徑為 41.2m 。箱梁斷面結構及相應尺寸示意見圖1。

因施工匝道橋下部結構需要，需占用高速環路三個行車道中的一個行車道，為保證高速環路上的車輛正常通行，故現澆箱梁支架需設置滿足兩個行車道通行的門洞，行車道寬度≥3.75m，且門洞通行的凈空 gt;5.5m 因高速環路寬度較大，還考慮在環路中央分隔帶設置一處門洞支架立柱。

故對于滿足單向雙車道要求的門洞支架方案，本文 將從單跨貝雷梁支架方案、單跨型鋼桁架方案、雙跨型鋼支架方案三種門洞支架方案中進行比選。

因不同門洞支架方案上部結構（分配梁、模板系統）布置均相同，僅支架主梁等下部結構布置不同，故在文中對方案進行比選分析時不進行支架分配梁及模板系統的分析。

2單跨貝雷梁支架方案

采用螺旋鋼管作為支架立柱，支架立柱的間距大于兩個行車道寬度。擬采用 螺旋鋼管作為立柱，在支架立柱上方設置雙拼I40工字鋼主橫梁，采用貝雷梁作為縱向主梁，一跨跨過兩個行車道。

根據兩個行車道寬度≥7.5m 的要求，并考慮立柱基礎所占用的空間，采用貝雷梁跨越行車道的門洞跨徑為 。支架立面布置如圖2所示。

由于箱梁與跨越高速路為斜交，門洞支架與跨越高速路垂直設置，故門洞支架貝雷梁與匝道橋箱梁也為斜交，門洞支架寬度不小于箱梁斜交區最大寬度 ，將門洞支架立柱橫向間距布置為 4×3.6m ，保證支架搭設寬度一定的安全儲備。

對于門洞支架貝雷梁與匝道橋箱梁斜交的工況，每片貝雷梁均交叉支撐箱梁腹板、底板，箱梁腹板、底板混凝土的荷載基本分攤到了每片貝雷梁。故采用3片貝雷梁拼裝成橫向間距為 2×0. 45m的一組整體，各組貝雷梁間距為 0.9m ，采用U型扣將貝雷梁固定在主橫梁上，確保貝雷梁與橫梁可靠連接。

采用有限元分析軟件MidasCivil對單跨貝雷梁支架方案進行模擬驗算，如圖3所示。將箱梁荷載轉換為線荷載加載至貝雷梁上弦桿，將整段箱梁混凝土荷載平均后，作為均布荷載施加到貝雷梁上。貝雷梁上箱梁梁長按24m計，頂板平均寬度為 ，底板平均寬度為 ，共2道腹板。

腹板高 2.2m ，腹板荷載為 26×2=1098.4k N 底板荷載為 N2=3.87×0.22× 24×26=531.2k N 頂板荷載為 N3=8.7×0.22×24× 26=1194.31k N。

由于均攤受力，按箱梁寬度8.7m范圍內貝雷片組數（15組，其余貝雷片作為安全儲備）進行均攤，則作用在每片貝雷梁上的均布荷載為 N=（1098.4+531.2+ 1194.3）/（15×24）=7.85k N/m 考慮到貝雷梁橫向間距為90cm與45cm兩種，為增大安全系數，在進行荷載加載時，對90cm間距兩側均布荷載取值1.5倍，為

進行極限狀態承載力驗算，其驗算荷載組合為（ 1.2× 自重 +1.2× 混凝土荷載 +1.4× 施工荷載），有限元模擬計算結果見表1。通過表1驗算結果可看出，單跨貝雷梁支架方案承載力是滿足要求的。

3單跨型鋼桁架方案

采用螺旋鋼管作為支架立柱，支架立柱的間距大于兩個行車道寬度。擬采用 螺旋鋼管作為立柱，在支架立柱上方設置雙拼I40工字鋼主橫梁。根據兩個行車道寬度 gt;7.5 m的要求，并考慮立柱基礎所占用的空間，采用的門洞跨徑為 10.5m ，門洞支架立柱橫向間距布置為

因型鋼跨越能力較弱，故采用型鋼加工為魚腹梁狀的倒三角形桁架形式作為縱向主梁，一跨跨過兩個行車道2，以滿足門洞通行要求。型鋼桁架采用雙拼C20槽鋼進行制造，先預制為整體后進行整片現場安裝。

考慮每片型鋼桁架均勻承載箱梁底板、腹板及頂板荷載，故將型鋼桁架布置橫向間距為 0.9m ，共布置10道。型鋼桁架焊接于主橫梁上，并進行一定的加勁。支架立面布置如圖4所示。

采用有限元分析軟件MidasCivil對單跨型鋼桁架方案進行模擬驗算，有限元分析模型如圖5所示。將箱梁荷載轉換為線荷載加載至型鋼桁架上緣；按箱梁寬度8.7m范圍內桁架片數（4組，其余桁架作為安全儲備）進行均攤，作用在每片桁架上的均布荷載為 N=

進行極限狀態承載力驗算，其驗算荷載組合為（ 1.2× 自重 +1.2× 混凝土荷載 +1.4× 施工荷載），有限元模擬計算結果見表2。通過表2驗算結果可看出，單跨型鋼桁架方案承載力是滿足要求的。

4雙跨型鋼支架方案

采用螺旋鋼管作為支架立柱，支架立柱的間距大于一個行車道寬度。擬采用 螺旋鋼管作為立柱，在支架立柱上方設置雙拼I40工字鋼主橫梁。采用的門洞跨徑為5.25m，門洞支架立柱橫向間距布置為 。采用雙拼I25工字鋼作為縱向主梁，橫向間距為 0.9m ，便于上方分配梁及方木布置。支架立面布置如圖6所示。

采用有限元分析軟件MidasCivil對雙跨型鋼支架進行模擬驗算，有限元分析模型如圖7所示。將箱梁荷載轉換為線荷載進行加載，按箱梁寬度8.7m范圍內型鋼片數（7組，其余作為安全儲備）進行均攤，加載的均布荷載為 N=（1098.4+531.2+1194.3）/（7×24）= 進行極限狀態承載力驗算，有限元模擬計算結果見表 3. 通過表3驗算結果可看出，雙跨型鋼支架方案承載力是滿足要求的。

單位：cm

5 方案比選

從三種支架門洞支架方案的結構承載能力、施工難度、施工經濟性及施工安全性等方面進行比對，如表4所示。

通過對三種支架方案進行分析比對發現，三種方案的承載力均滿足要求，但單跨型鋼桁架方案及雙跨型鋼支架方案在施工過程中焊接工作作業量較大，對車輛通行影響較大，且雙跨型鋼支架方案門洞跨徑較小，交通安全性較差，故不選擇單跨型鋼桁架方案及雙跨型鋼支架方案。

綜合施工過程的施工難度、施工安全性，選擇單跨貝雷梁支架方案進行門洞支架搭設。目前該立交橋工程跨高速環路匝道橋現澆箱梁施工已按該方案順利有序施工完成，施工過程支架體系安全可靠，且對交通通行未造成較大影響，交通通行順暢。

6結語

本文對跨高速環路匝道橋現澆箱梁門洞支架提出三種不同方案，采用有限元模擬分析驗證，得出三種方案均滿足承載力要求。對三種不同門洞支架方案進行比對，分析其施工難度、經濟性及安全性等，比選后采用單跨貝雷梁支架方案進行現場實施，在保證施工安全和交通安全的前提下，取得了一定的經濟效益。本文提及的三種不同門洞支架方案可為跨線橋現澆箱梁門洞支架施工提供參考。

參考文獻

[1]李棟.基于跨路現澆梁預留門洞結構體系的技術研究[J].價值工程，2024，43（10）：77-80.

[2]王樹華.龍門大橋東引橋大跨徑現澆箱梁施工關鍵技術[J].西部交通科技，2024（3）：195-198.