京台高速公路现浇箱梁支架设计

王长征

（中铁十一局集团第四工程有限公司）

京台高速公路现浇箱梁支架设计

王长征

（中铁十一局集团第四工程有限公司）

福州京台高速公路JTA5合同段C匝道桥箱梁采用现浇方式施工，本文设计支架作为现浇箱梁的模板支撑系统，采用有限元分析软件ANSYS10.0对支架进行分析计算，支架强度、刚度和稳定性均满足设计要求。支架成功地应用于工程中，为以后类似支架设计及施工提供了宝贵的经验。

支架；京台高速；匝道；现浇箱梁

1　工程概况

福州京台高速公路JTA5合同段C匝道桥上部结构由六联组成，第一联为4m×30m预应力混凝土刚构T梁，第二联为3m× 30m预应力混凝土刚构T梁，第三联为4m×22.5m预应力混凝土连续—刚构箱梁，第四联为3m×21.55m预应力混凝土连续箱梁、第五联为（18.9+22.6）m预应力混凝土连续箱梁，第六联为（21.5+ 20）m预应力混凝土连续箱梁。本文设计其中的第三、四、五、六联现浇箱梁支架。箱梁为单箱双室断面，箱梁顶板宽9m，悬臂长1.5m，底板宽6m，箱梁高1.5m。桥墩为双柱墩，墩顶横桥向打开，并设置横系梁。

2　支架结构布置

福州京台高速公路JTA5合同段C匝道桥现浇箱梁采用钢管支架施工。支架基础采用扩大基础，部分立柱直接布置在承台上，立柱采用φ530×8mm及φ630×10mm钢管，与基础间采用刚性连接，钢管间设置横撑及斜撑。立柱顶部设置卸荷块，卸荷块上布置2I63a型钢作为主横梁，之上布置321型贝雷片作为纵向分配梁。纵向分配梁上铺设横向分配梁I12.6。支架结构布置如图1、图2、图3所示。

图1　支架立面布置图

3　支架结构计算

根据上述支架布置结构进行计算，结构除贝雷梁外均采用Q235B材料。

3.1材料特性

（1）Q235钢材的强度设计值：

弯曲应力：f=215MPa

图2　支架平面布置图

剪应力：fv=125MPa

（2）321型贝雷特性：

许用弯矩[M]=788kN/gm

许用剪力[Q]=245kN

3.2荷载及工况分析

支架应能够承受施工工程中可能产生的各种荷载，而荷载的种类和大小取值是保证支架经济性和安全性的关键因素。支架承受的荷载包括施工荷载、模板荷载、振捣荷载、混凝土荷载、风荷载和自重等。

（1）施工荷载

包括施工人员、施工设备、施工材料等荷载，所有区域：2.5kPa

（2）模板荷载

按2.0kPa考虑

（3）振捣荷载

按2.0kPa考虑

（4）混凝土荷载

混凝土容重：26kN/m3

（5）风荷载

正常工作风速：v=13.8m/s

最大风速：v=36.9m/s

支架应选取最不利工况计算，根据支架的实际使用过程，支架分两种工况进行计算。

工况一：支架搭设完成，未浇筑

自重+模板荷载+施工荷载+风荷载（最大风速36.9m/s）

工况二：支架浇筑过程中

自重+模板荷载+施工荷载+混凝土荷载+振捣荷载+风荷载（工作风速13.8m/s）

在两种工况下荷载组合如表1所示。

表1　荷载组合表

3.3有限元计算

采用ANSYS10.0计算，立柱底部固接，采用埋件连接的扶墙与桥墩之间约束横桥向、纵桥向的位移及绕横桥向、纵桥向的转动，采用抱箍连接的扶墙与桥墩之间约束横桥向、纵桥向的位移及绕横桥向、纵桥向、竖桥向的转动，立柱与联系撑固结，主横梁与立柱顶部、贝雷梁铰接。

14#～18#桥墩之间支架计算模型如图4所示。

图4　14#～18#桥墩间支架计算模型图

7#～14#桥墩之间支架计算模型如图5所示。

图5　7#～14#桥墩间支架计算模型图

14#～18#桥墩之间支架各构件计算结果如表2所示。

7#～14#桥墩之间支架各构件计算结果如表3所示。

14#～18#桥墩之间支架整体位移如表4所示。

7#～14#桥墩之间支架整体位移如表5所示。

通过计算表明，支架的强度、刚度和稳定性均满足要求。

4　支架施工

支架主要为钢结构，应按照由下而上的顺序搭设，支架搭设顺序如下：基础及预埋件施工→立柱、平联及扶墙安装→主横梁安装→贝雷梁安装→分配梁安装→模板安装。

表2　14#～18#桥墩之间支架各构件计算结果

表3　7#～14#桥墩之间施工支架各构件计算结果

表4　14#～18#桥墩之间支架整体位移

表5　7#～14#桥墩之间支架整体位移

支架搭设完后应进行预压，以消除支架的非弹性变形、获取支架弹性变形参数和检验支架安全性。预压荷载按照支架承受恒载的1.1倍控制，预压荷载采用堆载沙袋的方式施加，并且预压荷载模拟支架实际承受的荷载分布，预压荷载的加载应按照25%、50%、75%、100%、110%分级进行。现场预压情况如图6所示。

现浇箱梁满足设计要求后可拆除支架，支架拆除顺序应遵循由上而下，先搭后拆的原则。

5　结束语

福州京台高速公路JTA5合同段C匝道桥7#～18#桥墩间箱梁采用钢管少支撑点支架现浇，经过有限元模拟计算，支架强度、刚度和稳定性均满足设计要求。支架成功地应用于工程中，为以后类似支架设计及施工提供了宝贵的经验。

图6　支架现场预压图

[1]《福州京台高速公路C匝道桥施工图设计》.

[2]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）.

[3]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-1-2011）.

[4]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）.

[5]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）.

[6]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）.

[7]《钢结构设计手册》（第三版）.

[8]《钢结构连接节点设计手册》（第二版）.

[9]《路桥施工计算手册》.

[10]《装配式公路钢桥多用途使手册》.

U412.36+6

A

1673-0038（2015）03-0140-03

2014-12-30