高墩大跨现浇梁组合支架方案设计

（中铁二十五局集团第四工程有限公司，广西 柳州 545000）

1 依托工程概述

丹大快速铁路前阳至庄河段西房身大桥3#～6#墩40+64+40m预应力混凝土连续梁，梁体为单箱单室、变高度、变截面结构，箱梁顶宽12.0m，箱梁底宽6.7m，顶板厚度40cm，隔墙处加厚，按折线变化，底板厚度40至80cm，按直线变化，腹板厚48至80cm，隔墙处加厚，按折线变化。由于工期紧张，如果采用挂篮施工将无法按期竣工，为此通过变更设计采用现浇施工方案。但因本桥所处地理位置比较复杂，而且墩高较高，所以经过综合论证拟采取大跨度梁式支架方案，即混凝土条形扩大基础＋钢管支墩＋贝雷梁的梁式支架的形式，本文结合具体工程对该类支架进行了设计验算，可为同类工程提供参考。

2 施工方案设计

2.1 方案初步设计

本桥初步拟定采用梁式支架法施工，具体形式为如图1所示的混凝土条形扩大基础＋钢管支墩＋贝雷梁的梁式支架的形式。

（1）全桥共设14排钢管桩，其中6排直接支持在桥墩承台上。其他8排采用混凝土扩大基础，主跨有2排6根钢管桩的扩大基础需要在河内设置混凝土扩大基础。

（2）扩大基础初步拟定尺寸为1400×200×100cm，即横向长14m，宽2.0m，高1m，混凝土扩大基础约需C20混凝土224m3，对基础承载力的要求是350kPa。

（3）钢管桩采用外径1020mm的钢管，壁厚10mm；每排钢管桩上布置横向2根I45工字钢做横向连接和分配梁。

（4）纵梁采用贝雷梁结构，布置形式如图2所示，横向共布置16片贝雷梁，全桥共需贝雷梁约780片。

（5）贝雷梁上的横向分配梁采用I20工字钢，初步拟定间距为60cm，局部30cm，全桥约需12m长I20工字钢250根。

2.2 方案验算

（1）验算荷载

1）新浇注钢筋混凝土重量N1；本桥每延米自重荷载

Pi为每计算阶段箱梁自重最大值）。

2）模板重量N2；初步估算模板荷载设计值

3）施工人员和施工设备荷载

4）振捣混凝土时产生的荷载

5）倾倒混凝土时产生的冲击荷载

6）梁式支架自重荷载

7）其他可能不可预见的荷载

（2）梁式支架验算

1）贝雷梁验算

对于1200cm跨径，保守的取B4号块箱梁自重荷载进行验算，本节段箱梁每延米自重荷载

则贝雷梁的验算荷载为

此时贝雷梁的最大弯矩和剪力分别为（保守按简支梁计算）

经查贝雷梁技术资料可知，单排单层不加强贝雷梁每片的抗弯允许承载力允许抗剪承载力考虑到多排的不均匀承载力折减系数9.0=k。设计取横向布置18片贝雷梁，则有

验算通过。

2）钢管墩验算

经分析可知本桥梁式支架的⑥号钢管支墩的荷载最大，而且高度也最高，所以最为不利。因此，只要⑥号钢管支墩满足设计需求，其他各钢管支墩均能满足要求。⑥号钢管支墩的竖向荷载为

本桥梁式支架的竖向钢管支墩均采用Φ1020，壁厚10mm的钢管桩，每根钢管的几何参数如下：截面积：A＝317.3cm2；惯性矩：Ix＝404638cm4；惯性半径：ix＝35.7cm；单位重量：G＝249.0kg/m；允许应力：则每根钢管的最大允许承载力：[]=´=sAPi317.3 cm2×140MPa ＝ 4442kN

由此可知：采用2根钢管桩即可满足承载力要求，本设计考虑构造要求采用5根钢管桩结构。保守地按中间3根钢管受力计算，此时每根钢管桩承担的荷载Pi=2309kN。

为了安全，保守地将钢管桩看作是两端铰接结构，取钢管桩最大高度h=2500cm，此时长度系数1=m，可知：

查表得：755.0=f

验算通过。

3）I45工字钢横梁承载力验算

根据以上分析可知对于钢管支墩上I45工字钢横梁进行验算时，同样是⑥号钢管支墩上横梁所受荷载最大。

拟采用2根I45b工字钢做纵向贝雷梁的下横梁，I45工字钢的几何参数如下：

抗弯截面模量：Wx＝1500cm3；抗剪切模量：Sx＝887.1cm3；抗弯强度设计值：=f205MPa抗剪强度设计值：则每根I45b工字钢所能承受的最大弯矩和剪力分别为：

由此可知： 采用2根I45b工字钢做下横梁能够满足荷载需要，验算通过。

结语

本文提出的高墩大跨组合支架设计方案具有克服满堂支架高度受限的优点，而且对地形地质条件实用性更强。通过实践证明该施工方案是可行的。但在具体工程支架设计时应注意对支架结构稳定和基础承载力进行验算，确保安全。

[1]铁道部.铁路混凝土工程施工技术指南[M].北京：铁道出版社，2010.