高架桥连续梁跨越河道施工度汛支架技术

马海涛

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南郑州　450052)

Crossing Rivercourse Construction Flood Bracket Techniques in Continuous Beam of City Viaduct

MA Haitao

高架桥连续梁跨越河道施工度汛支架技术

马海涛

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院，河南郑州450052)

Crossing Rivercourse Construction Flood Bracket Techniques in Continuous Beam of City Viaduct

MA Haitao

摘要城市高架桥与河道、水系(尤其是泄洪通道)等交叉节点工程，施工过程中保证河道畅通、防汛泄洪尤为重要。介绍高架连续梁跨越河道施工度汛支架技术，包括度汛支架的总布置、结构设计、结构验算、施工等内容，可为类似工程提供借鉴。

关键词城市高架桥连续梁河道度汛支架设计施工

1概述

随着城市建设的发展，高架桥建设日益增多，工程中经常遇到与河道、水系交叉的设计及施工节点。对于排洪河道，设计及施工中如何确保水路畅通，尽量减少对河道的干扰尤为重要。就“郑州市京广路-沙口路快速通道工程”中高架桥跨越金水河度汛支架的设计进行分析，供类似工程参考借鉴。

2工程概况

“郑州市京广路—沙口路快速通道工程”为郑州市区内贯通南北向的一条快速通道，其高架桥梁段中主线及2条匝道需跨越金水河，交叉角度最大达171°，高架桥设计将墩位设置于河道边坡以外，采用2联(35+50+35) m的刚构桥跨越，墩高23 m。受周围建筑物及工期等因素制约，上部采用满堂支架法施工。金水河为郑州市的泄洪河道，工期为雨季，施工期间如何保障河道畅通、排洪防汛为重中之重。结合现场实际，在金水河上方设计度汛支架，度汛支架兼做梁体施工支架基础，以保证工程的顺利进行。

3度汛支架设计

3.1　度汛支架总布置

桥位处，金水河的河槽上口宽30 m，底宽14 m，边坡的二级坡道位置上口内宽20 m。施工期间，为尽量减少度汛支架基础对金水河过水能力的影响，需尽可能的加大支架跨径；但为保证度汛支架的横向稳定性，支架跨径又不可过大。综合考虑上述因素，将度汛支架基础设置在金水河两侧的二级坡道上(与桥墩承台位置冲突处，利用桥墩承台作为支架基础)，跨径采用22 m；位于河道二级边坡以外部分的支架基础可设置于河岸，边跨跨径采用9 m(如图1)。

其中主线桥的12号墩～13号墩间位于金水河橡胶坝处，支架基础及立柱需避开橡胶坝，设计采用钢管组合支架，设置在橡胶坝以外的河道边坡上。边跨跨径6.15 m，主跨跨径24 m。

图1　支架布置(单位：m)

3.2　度汛支架结构设计

上部结构：采用军用贝雷梁，基本横向跨径组合为9 m+22 m+9 m，最大横向跨径组合为24 m+6.15 m。贝雷梁顺桥向间距从墩顶向跨中依次为2片一组@70 cm、单片@45 cm，单片@60 cm。

下部结构：立柱采用φ820 mm及φ630 mm的钢管，顺河道@3 m布置；位于二级边坡上的基础采用φ820 mm钢管桩，桩基入土深度为9～22 m；位于河岸的基础采用钢筋砼条形基础。

纵向柱顶分配梁：采用2-H600 mm×200 mm型钢。

纵向柱间连接系：采用[14b槽钢。

横向柱间连接系：22 m跨采用16号钢丝绳交叉对拉，间隔9 m设置一组，9 m边跨采用[14b槽钢连接系。

4度汛支架结构验算

只对度汛支架结构的上部及立柱的检算进行介绍，其他从略。

4.1　技术标准

①上部结构梁体混凝土重量：26 kN/m3；

②贝雷梁自重:单层单排每根1.5 kN/m；

③满堂支架钢管支架重量50 kg/m3；

④棚顶满铺竹胶板重量：0.6 kN/m2；

⑤I16工字钢重量：0.35 kN/m2；

⑥施工料具堆放、施工人员、运输荷载:2.5 kPa；

⑦混凝土振捣产生的荷载:2.0 kPa；

⑧混凝土倾倒产生的冲击荷载：2.0 kPa。

荷载组合:由于为临时结构，荷载组合时只考虑实际作用荷载，未考虑分项荷载组合系数，施工荷载:q=(⑥+⑦+⑧)×1.4，根据本工程情况，荷载最大阶段应为结构预压阶段。

贝雷梁刚度、强度:

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

立柱稳定性、强度：

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

基础验算：

q=(①+②+③+④+⑤)×1.2

4.2　纵梁验算

(1)强度验算

采用单排单层加强型军用贝雷梁，标准节每节重量为270 kg，节长3 m范围内贝雷的荷载梁按0.45 m间距布置进行计算。

参考《装配式公路钢桥多用途使用手册》单层单排加强型贝雷梁每榀桁架容许剪力[F]为245.2kN，容许弯矩[M]为1 687.5kN·m，3m范围内贝雷梁弯矩容许值为

[M]=1 687.5×3 m/0.45 m=11 250 kN·m

[F]=245.2×3 m/0.45 m=1 634.7 kN

则[M]>Mmax，抗弯强度满足要求；[F]>FQmax，抗剪强度满足要求。

(2)挠度验算

支架上部贝雷梁的安装挠度考虑采取措施消除其影响，故挠度计算时，只考虑其弹性挠度

①贝雷梁由于安装引起的非弹性挠度

fm=0.05(n2-1)=7 cm

②荷载产生的弹性挠度

钢材的弹性模量E=2.1×106kgf/cm2，Φ1=45°桁架在支座处的计算高度h=1.5m，桁架截面惯性矩I=573 300cm4/=8cm

Kdf=8cm

[f]=2 100/400=5.25cm

[f]>f，挠度满足要求

4.3　立柱验算

按轴线轴压构件计算

采用Q235钢材，φ820 mm、壁厚10 mm的钢管立柱，面积A=254.47 cm2；截面对主轴的回转半径为ix=18.146 cm，立柱高度按10 m计算。

(1)强度验算

柱顶支反力：R=QL=615.66×3=1 846.98 kN

72.58MPa

(2)整体稳定性验算

式中Ф——轴心受压构件的稳定系数；

l0——构件的计算长度，取20 m；

ix——构件截面对主轴的回转半径。

λ=20 m/0.181 46=110.2

查表《钢结构设计手册》得Φ=0.492，

整体稳定性满足要求。

5度汛支架施工

5.1　安装

钢管桩：两岸可同时施工，用两台120型打桩锤施打后用300型锤复打，两台50 t履带吊、一台80 t履带吊吊桩锤同时施打。

立柱：钢管立柱利用汽车吊等设备安装就位，连接剪刀撑。

纵向柱顶分配梁：采用2×600×200H型钢，焊制成型后用汽车吊调至桩顶与分配梁可靠连接。

5.2　拆除

拆除上部支撑系统→贝雷梁解体与拆除→横梁与纵梁解体与拆除→拆除钢管桩连接系→拆除钢管桩→拆除砼基础→拆除防护架。

6结束语

本工程已竣工通车，度汛支架兼做满堂支架基础的设计即保证了工程的顺利实施又保证了雨季金水河的畅通，大大加快了施工进度，节省了工程造价。

参考文献

[1]中华人民共和国交通部.JTG D60—2004公路桥涵设计通用规范[S].北京：人民交通出版社，2004

[2]中华人民共和国交通部.JTG/T F50—2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011

[3]中华人民共和国建设部，中国人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003

[4]中华人民共和国交通部.JTG D63—2007公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007

[5]广州军区工程科研设计所.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京:人民交通出版社，2002

[6]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007

中图分类号：U445.4

文献标识码：B

文章编号：1672-7479(2015)04-0107-03

作者简介：马海涛(1976—)，女，1998年毕业于哈尔滨工业大学，工学学士，高级工程师。

收稿日期：2015-04-21