浅谈大跨度现浇梁门洞设计与施工

李会宾

（中铁十局集团西北工程有限公司　陕西　西安　710200）

浅谈大跨度现浇梁门洞设计与施工

李会宾

（中铁十局集团西北工程有限公司陕西西安710200）

本文结合西咸北环高速公路高陵北互通枢纽立交桥的施工，对现浇箱梁跨越高速公路的门洞支架方案进行设计，并介绍了门洞支架的搭设施工方案，并进行了强度、刚度及支撑系统的检算，为大跨度门洞施工提供参考依据。

桥梁工程；大跨度；门洞

1　工程概况

西咸北环高速公路高陵北枢纽互通立交工程位于高陵县药惠乡中王窑村，与京昆线西安至禹门口高速公路相交，交叉桩号K25+824.449=JKK24+335.682，主线与西禹高速公路采用主线上跨环形匝道加半定向匝道组合式立交。其中高陵北枢纽F匝道桥梁第七联上跨西禹高速，上部结构采用3×36.04m预应力C50混凝土现浇连续箱梁，跨线墩柱墩10.7m，上跨现浇宽度12m，梁高1.9m。

由于西禹高速公路车流量较大，不能长时间封闭交通，因此施工时在西禹高速左右幅各搭设净宽8.0m、净高5.5m的单门洞，以满足施工过程中西禹高速通行的要求。

2　门洞支架搭设总体设计

现浇梁支架采用盘扣式支撑系统作为模板施工支撑架体，门架基础结构为C30混凝土防撞墩，条形基础尺寸为600×1000mm。壁厚10mm的φ426钢筒柱为立柱作为临时支撑柱，立柱间距以上方架体间距为准，单排7根，支撑柱顶部铺设I40B工字钢作为分布梁，然后转换分配到顶部主横梁。因门洞跨度较大，上方荷载较重，所以使用双排单层贝雷梁作为纵向主梁，贝雷梁上方铺设[20A槽钢作为二次分布梁。门架顶部采用木模板进行全封闭，两侧采用密目安全网封闭。

3　门洞支架搭设方案

箱梁底与西禹高速公路路面最小高差为9.67m，在西禹高速公路左右幅各搭设一个净宽8.0m，净高5.5m的门洞式支架，每侧搭设单门洞搭设方法如下：

（1）横桥向竖向支撑拟采用间距3m，壁厚10mm的φ426钢筒柱为立柱。立柱设在截面0.6×1m的钢筋混凝土地梁基础上，地梁长度同箱梁宽度，地梁浇筑前清理干净路面杂物，地梁表面预埋600×600×20钢板与钢柱电焊连接。横向采用交叉拉杆（10#槽钢）连接，斜撑拉杆与钢柱的夹角为45～60°。

（2）钢柱竖向支撑上，横桥向采用两道I40B工字钢并焊双拼作为横梁。

（3）横梁上顺桥向用双排单层贝雷梁搭设跨径8.0m×1门洞，间距1.5m（翼板处1.8m）。并与横梁焊接连接，形成整体。

（4）在其上横桥向铺20A槽钢，净间距0.35m。上铺5×10木方间距0.15m。

（5）木方上铺设厚度15mm的竹胶板。

（6）在混凝土基础前后两端浇筑长1.5m、底宽0.8m、上宽0.4m、高1m的混凝土防撞墩。

为了施工安全，在西禹高速公路左右单门洞行车道距施工脚手架800m处设净高5.5m、净宽8m的限高架。在支架上设置反光标志和警示标志，以防车辆撞击门洞。并设置2km、1km、500m警示和限速标志和夜晚设置警示灯。为防止意外冲架，安排门架看护值班人员，防止超高车进入施工段高速道路。

4　门洞支架计算

门洞要求净宽为8m，条形基础宽为1m，因此施工临时保通门架贝雷梁之间垂直净宽为9m（8+1），由于F匝道与西禹高速斜交41°，因此计算净宽为12m（9.426÷cos（41°））。

4.1主跨横梁贝雷梁验算

由架体验算得知立杆传递下来的轴力为N=76.04kN，主梁净跨度为12m。

4.1.1钢梁抗弯强度验算

钢梁上方的荷载按照均布荷载模式进行计算（集中荷载均布到7个点，已接近均布荷载状况）

双排单层贝雷梁上方的均布荷载：q=76.04×7/12=44.356kN/m；

贝雷梁的抗弯强度设计值：[f]=215N/mm2；

贝雷梁的最大应力计算值为111.56N/mm2小于抗弯强度设计值215N/mm2，满足要求。

4.1.2贝雷梁的刚度验算

贝雷梁最大允许挠度[ω]=12000/400=30mm；

贝雷梁的最大挠度计算值11.6mm小于最大允许挠度30mm，满足要求!

4.1.3贝雷梁抗剪强度验算

贝雷梁所受剪力为：Qmax=44.356×12/2=266.136kN＜[Q]= 490.5kN

贝雷梁抗剪强度满足要求!

4.2分布梁40b型工字钢验算

4.2.1钢梁抗弯强度验算

钢梁上方的荷载按照集中模式进行计算（主梁上传递的力均匀分布到4个分布梁上），钢梁按荷载在跨中的简支梁进行验算（最不利情况验算）。

工字钢梁上方的荷载：

最大应力计算值：σ=99800000/1139000=87.6N/mm2；

钢梁的抗弯强度设计值：[f]=215N/mm2；

钢梁的最大应力计算值为87.6N/mm2小于抗弯强度设计值215N/mm2，满足要求!

4.2.2钢梁的刚度验算

挠度计算公式为：w=Fl3/48EI工字钢梁上方的集中荷载点已达5个，因此采用均布荷载模式来进行计算：

钢梁最大允许挠度[ω]=3000/400=7.5mm；

钢梁的最大挠度计算值 1.564mm小于最大允许挠度7.5mm，满足要求!

4.2.3支撑系统的验算

一个门洞钢管共16根，一边8根，I40b工字钢每米重73.84kg，单个钢管受到的最大力为269.5kN。

采用426钢管作为横梁支撑。外径取426mm，壁厚取10mm。

钢管回转半径为：

截面积为：

钢管桩长度按5m计算，长细比为：

根据《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）得，稳定系数为：0.974。

钢管许用压应力为：

钢管桩验算合格。

5　结语

通过本项目的实施，为中铁十局集团西北工程有限公司在大跨度门洞设计和施工方面提供强有力的施工经验，通过对高速公路高架桥建设中各项施工参数的优化，力争在保证安全的前提下尽量降低施工成本，取得较好的经济效益和社会效益，同时为以后类似工程提供了宝贵的参考依据。

[1]江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2]《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）[S].

[3]《钢结构设计规范》（GB5007-2003）[S].

U455.35

A

1673-0038（2015）44-0218-02

2015-10-13