大跨铁路现浇连续梁满堂支架设计

韩志会

（中铁十五局集团第一工程有限公司，陕西 西安 710018）

大跨铁路现浇连续梁满堂支架设计

韩志会

（中铁十五局集团第一工程有限公司，陕西 西安 710018）

现浇连续梁施工时采用万能脚手架满堂支架方案具有较明显的优势：在同样保证安全及质量的前提下，其投入小、成本低、施工周期短、材料周转较快、施工作业难度低、材料来源广、易于施工组织及施工安排，且所需场地空间小，施工控制相对容易。该施工技术可广泛应用于各类支架。

大跨；现浇连续梁；满堂支架；支架设计

1 工程简介

中铁十五局集团太中银铁路ZQ-I-2标北格太长高速公路特大桥上跨太长高速公路，设计为两座双线桥并行，桥形设计为48+80+48 m现浇连续箱梁。箱梁底宽6.7 m，顶宽12.28 m，梁高3.6～6.4 m变化。太长高速公路路基填土高度5 m，连续梁143#、144#主墩分别位于太长高速公路两侧。太中银铁路与太长高速公路交叉里程桩号为K782+680，连续箱梁中心线与高速公路中心线交角为63.78°，设计满足高速公路限高及限宽要求。该区域地质情况为地面以下15 m内基本为粉质黏土、粉土、黏土、粉砂，基本水位为-0.7 m，基本力学参数为：土壤黏聚力C=9～68 kPa，内摩擦角θ=1.0～20.8°，地基承载力σ=90～110kPa。该处属于松软地基，地层情况较复杂，原地面以下15 m范围内地质情况变化较大。在此条件下采用满堂支架法，需先进行软基处理。

2 设计依据

《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）。《铁路桥梁钢结构设计规范》（TB10002.2—2005）。《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB10002.4—2005）。《铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范》（TB10002.5—2005）。《桥梁施工工程师手册》。《公路施工手册“桥涵”》。勘察设计院提供的地质钻探资料。实测的桥址断面地形图。现浇连续梁设计图纸。

3 设计概况

由于此段属松软地基，支架基础需先进行软基处理。支架基础施工已制定出比较合理的施工方案，此处不再累赘。连续梁底模拟采用竹胶板，侧模采用竹胶板结合钢桁架背肋形式，内膜采用木模配合钢管支架形式。通过与山西省高管局及太长高速公路公司进行协商，跨太长高速公路段在保证行车净空的前提下，为缩短占用路面时间和保证高速公路行车安全，优先考虑军用梁支架，支架基础可以占用高速公路中央分隔带及左右两侧紧急停车带。因此，确定跨太长高速公路段支架采用军用梁。支架方案确定为采用万能杆件搭设满堂支架，跨高速公路处采用军用梁支架预留行车道。

4 满堂支架设计

4.1 支架设计总说明

采用WJ碗扣脚手架，其为Φ48×3.5 mm钢管。梁重分配原则：假定箱梁腹板的重量仅由腹板下的立杆承受，顶板和底板的重量之和仅由底板下的立杆承受，翼缘板的重量仅由翼缘板下的立杆承受。

具体布置为：在全桥长度范围（除去太长高速公路军用梁支架），底板下的立杆布置为（纵距×横距）60 cm×60 cm；翼缘板下的立杆布置为60 cm×90 cm。考虑到中墩支点附近梁高较高，腹板较重，在距中墩中心线左右两侧20 m范围内（见图1），腹板下立杆布置为30 cm×30 cm，在该范围之外，腹板下立杆布置为60 cm×30 cm。立杆步距为60 cm。纵木采用10 cm×10 cm方木，间距20 cm沿横桥向满铺，横木采用15 cm×15 cm方木。剪刀撑设置：横向剪刀撑每间隔6 m设置1道，纵向剪刀撑在两个腹板下及两侧外围均需设置1道，共计4道。满堂支架的布置以右线桥进行设计，详细布置见图2。

图1 右线桥支架1/2立面布置图

图2 右线桥支架1/2平面布置图

4.2 支架基本承载力与设计荷载

4.2.1 支架基本承载力

WJ碗扣立杆、横杆承载性能见表1。

4.2.2 设计荷载

（1）箱梁自重，箱梁混凝土容重26 kN/m3。

（2）模板荷载，按 5.5 kN/m2计。

图3 支架布置断面图

表1 立杆、横杆承载能力

（3）施工荷载，按 3.0 kN/m2计。

（4）砼振捣荷载，按2.5 kN/m2计。

（5）倾倒混凝土荷载，按3 kN/m2计。

4.2.3 立杆竖向承载力验算

（1）主墩处截面（梁高6.4 m）腹板下立杆荷载分析：

碗扣立杆分布30 cm×30 cm，横杆层距（即立杆步距）60 cm。

腹板处断面面积为 7.594 m2，7.594×26/1.0＝197.4 kN/m2。

荷载组合：1.2×197.4+1.4×14.0＝256.48 kN/m2。

则单根立杆受力为：N＝256.48×0.3×0.3＝23.0 kN＜［40 kN］（受力满足满足）。

（2）主墩处截面（梁高6.4 m）底板下立杆荷载分析：

碗扣立杆分布60 cm×60 cm，横杆层距（即立杆步距）60 cm。

底板处断面面积为 5.18 m2，5.18×26/3.6＝37.4KN/m2。

荷载组合：1.2×37.4+1.4×14.0＝64.48 kN/m2。

则单根立杆受力为：N＝64.48×0.6×0.6＝23.2 kN＜［40 kN］（受力满足满足）。

（3）主墩处截面（梁高6.4 m）翼缘板下立杆荷载分析：

碗扣立杆分布60 cm×90 cm，横杆层距（即立杆步距）60 cm。

翼缘板处断面面积为 0.89 m2，0.89×26/2.54＝9.11 kN/m2。

荷载组合：1.2×9.11+1.4×14.0＝30.5 kN/m2。

则单根立杆受力为：N＝30.5×0.6×0.9＝16.5 kN＜［40 kN］（受力满足满足）。

（4）边墩处截面（梁高4.178 5 m）处腹板下立杆荷载分析：

碗扣立杆分布30 cm×60 cm，横杆层距(即立杆步距)60 cm。

腹板处断面面积为 4.125 m2，4.125×26/0.7＝153.2 kN/m2，荷载组合：1.2×153.2+1.4×14.0＝203.44 kN/m2。

则单根立杆受力为：N＝203.44×0.3×0.6＝36.6 kN＜［40 kN］（受力满足满足）。

4.2.4 地基承载力验算

由以上计算数据可得各部位地基受力见表2。

表2 地基承载力验算

4.2.5 纵、横木验算

（1）小纵木验算。小纵木采用10 cm×10 cm方木，其容许应力：[σw]＝12 MPa，弹性模量：E＝9×103 MPa，跨中最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。间隔20 cm满铺。为安全起见，纵木的力学计算模型采用简支梁，其强度及挠度的验算结果见表3。

表3 纵木强度及挠度验算结果

从以上验算结果可知，纵木强度及挠度验算结果满足规范要求。

（2）大横木验算。大横木采用15 cm×15 cm方木，其容许应力：[σw]＝12 MPa，弹性模量：E＝9×103 MPa，跨中最大挠度要求满足f＜L/500，L为计算跨度。其强度及挠度的验算结果见表4。

表4 横木强度及挠度验算结果

从以上验算结果可知，横木强度及挠度验算结果满足规范要求。

4.2.6 支架预拱度设置

4.2.6.1 确定预拱度时考虑的因素

在支架上浇注混凝土时，在施工时和卸架后，梁体要发生一定的下沉和产生一定的挠度，因此，为使梁体在卸架后能满足设计规定的外形，须在施工时设置一定数值的预拱度。在确定预拱度时应考虑下列因素：①卸架后上部构造本身及活载1/5所产生的竖向挠度δ1；②支架在荷载作用下的弹性压缩δ2；③支架在荷载作用下的非弹性压缩δ3；④支架基底在荷载作用下的非弹性沉陷δ4；⑤由混凝土收缩及温度变化引起的挠度δ5。

4.2.6.2 支架预拱度的计算

以上各项变形值之和，即为应设置之预拱度。除a和e项外，其余各项变形值按下列方法计算和确定：

（1）满堂支架，支架高度为：L=11 000 mm；

弹性模量：E=2.1×105 MPa；

压应力为：б；

其弹性变形为：δ2=Lб/E。

由支架计算结果知N=26.7kN，A＝424 mm2；

б=N/A=26 700÷424=62.97 MPa；

δ2=Lб/E=11 000×62.97/210 000=3.3 mm。

（2）支架在每个接缝处的非弹性变形，按木与木f1=2 mm,木与钢f2=2 mm，顶（底）托f3=1 mm计,则根据支架布置形式δ3=f1+f2+2f3=6 mm。

（3）支架基础沉陷，参考《桥梁施工工程师手册》支架置于混凝土上时δ4=3 mm。

（4）由以上数据可计算出：支架预拱度 δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5=3.3+6+3=12.3 mm

4.2.6.3 支架预拱度的设置

根据梁的挠度和支架的变形所计算出来的预拱度之和，为预拱度最高值，应设置在梁的跨径中点，其他各点的预拱度以中间点为最高值，以梁的梁端支座垫石中心线为0。

5 结束语

中铁十五局集团太中银铁路ZQ-I-2标北格太长高速公路特大桥现浇连续梁万能脚手架满堂支架设计是在与军用梁支架对比之后选定的方案。通过对比，满堂支架方案具有较为明显的优势：在同样保证安全及质量的前提下，其投入小，成本低，施工周期短，施工作业简便，施工人员熟练程度较高、施工难度低、且材料来源广、周转快、所需场地空间小，易于施工组织及施工安，施工控制相对容易。目前，铁路建设市场逐年扩大，竞争也日趋激烈，且目前普遍建设工期紧，因此，铁路建设桥梁工程中连续梁施工往往成为控制性工程，现浇施工也越来越普遍，满堂支架法具有较高的经济和社会推广价值，将有很好的应用前景。

The Full Bearing Design of Situ Continuous Beam for Big-span Railway

Han Zhihui

Using the full support program of universal used scaffolding in the situ continuous beam construction has a distinct advantage:in the same premise of ensuring safety and quality,it has the features including small investment,low cost,short construction period,fast material flow，low difficulty of construction operation，wide material source，easy to construction organization and construction arrangement,requiring little floor space,relatively easy to control construction.The construction technology can be widely used in various types of bearings.

cross；situ continuous beam；full bearing；bearing design

U 448.21+5

A

1000-8136(2011)08-0085-03