高墩连续梁桥新型支架现浇设计

唐 政

(中国中铁五局集团贵州投资建设指挥部， 贵州贵阳 550002)

高墩连续梁桥新型支架现浇设计

唐 政

(中国中铁五局集团贵州投资建设指挥部， 贵州贵阳 550002)

为研究新型支架体系在高墩连续梁桥现浇施工中的运用，以贵龙立交第19联高墩连续梁桥为工程背景，采用大力神SPS新型支架，对该支架系统进行设计、受力检算。计算表明，该新型支架在强度、刚度及稳定性方面均满足规范要求，安全储备较高。施工实践证明该支架系统的安全可靠，为新型高强支架体系的应用奠定基础。

桥梁工程; 高墩连续梁; 新型支架; 支架设计

1 工程概况

支架现浇施工在高墩桥梁中运用比较广泛[1-2]。随着桥墩的增高，尤其是城市立交桥，因受地形及桥下复杂线路等诸多因素的限制，且考虑到紧张的工期，对支架的设计及施工提出了新的挑战。因此，选择合理合适的支架形式、支架类别、支架材料，进行精确的计算分析，不仅关系施工质量、结构安全，更对工程经济产生重要影响。

贵阳市东站路4标段主线桥第19联为等高等宽33 m×3跨预应力混凝土连续梁桥。主梁平面位于R=600的圆曲线上。该桥里程为K7+112～K7+211，对应墩号为102～105。上部箱梁为C50预应力混凝土结构，单箱三室断面，边腹板斜置，斜度为4∶1。全桥采用等高度截面，截面高度

1.8 m，顶、底板设置1.5 %的横坡。箱梁顶宽18 m，底宽12.104 m，跨中处顶板厚度30 cm，底板厚度25 cm，腹板宽度为50 cm;端部顶板厚度60 cm，底板厚度50 cm，腹板厚度100 cm。本项目因工期紧，采取现浇施工，且桥梁位于山间谷地，墩身高度达39.5～44 m。高墩现浇施工，对传统的支架设计、构造、工艺等带来新的挑战[3-6]，选择何种支架形式，保障结构安全可靠、经济适用，是本项目的一大难点与挑战。

2 新型支架结构特点

本桥因墩身较高，荷载较大，为确保施工安全，创造性、大胆采用新型支架形式，其结构形式为：贝雷片+工字钢分配梁+大力神SPS支架。该支架为墩梁式结构，其布置形式如图1所示。

图1 支架总体布置

该新型支架结构特点为：

(1)横撑支架(2.4 m)。

方钢管50 mm×50 mm，壁厚4.0 mm，Q345钢。

(2)标准立杆(3.0 m)。

圆钢管，直径133 mm，壁厚5.6 mm，Q345钢。

(3)横撑架斜杆。

圆钢管，直径48.3 mm，壁厚3.2 mm，Q235钢。

该支架体系单根立杆承载能力大，根据荷载试验，单根立杆承载691.5 kN，安全荷载345 kN(安全系数2.0)，安全荷载276 kN(安全系数2.5)。产品搭设简单，设计有天托、地托，能方便的根据地面条件、顶部搭设高度要求进行精确调节；立杆上每隔60 cm有横撑架安装位置，根据荷载大小方便快速进行横撑架安装。支架布置形式如表1所示。

表1 支架布置形式

3 支架受力验算

3.1 验算荷载

根据支架搭设方案，支架系统荷载如下：

(1)箱梁混凝土荷载q1。

横梁实心段和腹板处q1=45 kN/m2；空腹段q1=13.75 kN/m2；

(2)模板荷载q2为0.5 kN/m2；

(3)施工荷载q3为1.0 kN/m2；

(4)振捣混凝土产生的荷载q4为2 kN/m2；

(5)翼缘板位置混凝土侧压力荷载。

混凝土振捣荷载和倾倒荷载为2 kN/m2,混凝土压力值取47 kN/m2；

(6)风荷载。

基本风压w0=0.35 kN/m2。

3.2 结构计算分析

新型大力神SPS支架荷载至上而下传递顺序为：模板→方木(纵向)→大力神U型钢(横向)→大力神可调丝杆→大力神U型钢(横向)→贝雷梁(纵向)→工字钢分配梁→大力神SPS支架→基础。支架验算部分结果如表2所示。

3.2.1 贝雷梁验算

根据荷载分布不同，在箱梁底按不同间距布置贝雷梁片，如图2所示。

混凝土箱梁荷载按支撑区域进行分解计算，虽然顶部荷载为支架立杆传递的集中荷载，但由于顶部模板架的整体性和贝雷梁顶的双U型钢使荷载得以均匀分布，故采取按贝雷梁顶的支撑位置按均布荷载进行分解计算。因结构、受力对称，荷载分区仅以一半示意，如图3所示。

表2 支架验算结果

图2 贝雷梁布置示意(单位：cm)

图3 荷载分区示意(单位：cm)

支架、模型双U型钢、斜支撑杆、贝雷梁顶双U型钢合计256.4 kN，每片贝雷梁自重为0.9 kN/m，贝雷梁计算结果如表3所示。从表3可看出贝雷梁设计合理，满足受力要求。需注意的是，计算得出贝雷梁的最大挠度为14.34 mm，该挠度值未包含贝雷梁因安装误差及使用过程中各连接部位存在间隙等因素引起的自然挠度。考虑该因素的影响，贝雷梁挠度合计值为21.54 mm。根据此值，同时考虑箱梁反拱设置要求，在顶部支架上调整设置预拱度，消除贝雷梁挠度影响。在支架搭设完成后，按混凝土质量的1.2倍荷载进行预压，取得桁架真实挠度，进而精确确定立模标高。

表3 贝雷梁计算结果

3.2.2 工字钢检算

该支架系统在贝雷梁及SPS处设置Q235工字钢。贝雷梁下采用2根45a横向工字钢，SPS支架上采用双拼I45a工字钢。其检算结果如表4所示。

3.2.3 SPS支架检算

大力神SPS支撑系统中，选用的钢管尺寸为直径133 mm,壁厚5.6 mm ，材质为Q345，则钢管的回转半径为：i=4.508，可得：

l=ml/i=[1×(2.4+2×0.45) ×100]/ 4.508=73.20

由《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)可得Q345的折减系数为0.686。根据压杆稳定条件，钢管轴力容许值为：

N=φA×[f]= 0.686×22.413×10-4×310×106=476.63 kN

单肢立杆轴力291.79 kN <476.63 kN，安全系数大于1.5，SPS支撑系统稳定性满足要求。

3.2.4 地基承载力验算

SPS支架采用混凝土条形基础，基础横桥向布置，尺寸1.0 m(宽)×0.6 m(厚)，强度C20混凝土。立杆最大荷载291.79 kN。

(1)地基承载力。

σ=N/A=291.79×103N/(1.0 m×1.5 m)=194.5 kPa

因此，基底处理后，地基承载力不得小于194.5 kPa。

(2)混凝土抗压强度。

SPS立柱地托尺寸0.3 m×0.3 m，C20混凝土设计抗压

表4 工字钢检算结果

强度fcd值9.2 MPa。

f=294.79×103/(0.3×0.3)= 3.28 MPa

满足要求。

为减小地基不均匀沉降，对土石交界或土质地基承载力不一致的地基，混凝土底铺设一层10 cm×10 cm钢筋网片，II级钢筋直径10 mm。

4 结束语

本项目高墩连续梁桥采用大力神SPS新型支架，相对传统碗口支架在目前桥梁现浇施工中，其正处于发展应用阶段。计算表明，该新型支架在强度、刚度及稳定性方面均满足规范要求，安全储备较高。施工实践证明该支架系统的安全可靠，其与传统碗口支架相比，大大减小了节点个数，支架材料用量减少，杆件定型，内外镀锌，不易丢失和损坏，均降低了安装风险，减少工程安全隐患，工程造价相对减少。该支架系统能适应复杂的地形变化，其较高的安全性能大大提高其应用前景。

[1] 陈彦彬. 大跨度连续梁支架现浇设计[J]. 四川建筑，2014,34(5)：165-167

[2] 刘江. 高墩大跨现浇梁组合支架方案设计[J]. 四川建筑，2013,33(6)：214-215

[3] 康胜旗. 大跨度城市立交跨既有桥梁现浇支架施工及检测技术[J]. 铁道建筑技术，2010，(S1)：142-145

[4] 吴伟国,蒋鑫,杜召华, 等. 高墩连续梁桥满堂碗扣式支架施工安全控制研究与应用[J]. 公路工程，2013,38(6)：206-212

[5] 陈斌，金志高,李继刚. 脚手架与模板支架安全计算中若干问题的探讨[J]. 四川建筑科学研究，2008,34(5)：189-191

[6] 蒋雪峰，吴纪东. 高强度碗扣支架在桥梁施工中的应用[J]. 企业科技与发展，2014，(16)：68-71

唐政(1974～)，男，工学学士，工程师，国家一级建造师，主要研究方向：桥梁与隧道工程。

U445.35

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[定稿日期]2015-02-12