变截面连续箱梁组合支架设计与应用

徐多

摘要：随着国内桥梁建设的发展，变截面连续箱梁以其整体性好、刚度大、外形美观等优点被广泛使用。本文结合抚河特大桥变截面连续梁组合支架设计与施工，重点介绍工艺技术优化及应用。

Abstract： With the development of bridge construction， the variable cross-section continuous box girder has been widely used with its good integrality， big rigidity， and beautiful appearance. Combined with the design and construction of the variable cross-section continuous box girder combination support of Fuhe grand bridge， this article main introduced the technical optimization and application.

关键词：变截面；箱梁；组合支架设计；应用

Key words： variable cross-section；box girder；composite scaffold design；application

中图分类号：[TU997] 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）06-0144-03

1 研究背景

抚河特大桥引桥共设计四联PC变截面连续箱梁，最长一联跨度组成为（48+2×60+35.6）m，由上、下行分离的两个单箱双室箱型截面组成。桥址地处江西省第二大河—抚河河道范围内，每年汛期河水都将此区域淹没，受长期浸泡影响，区域地层软弱。根据抚河特大桥地质勘探情况，抚河特大桥跨堤位置覆盖层多为淤泥质粘土，地基承载力较低。采用传统 “条形基础+满堂支架”工艺施工，开挖量极大，并需进行换填处理，成本不菲，且需要较大作业场地。

经方案比选，最终确定采取钢管沉入桩进行地基处理。为节约钢材投入量，选用轻型“321”军用贝雷片作为纵向主梁。脚手支架、方木、竹胶板组合构建底模架支撑体系，确保变截面连续箱梁线性符合设计及规范要求。

2 结构形式

四联变截面连续箱梁以跨东堤左幅连续箱梁相对较长（联长203.6m），跨径相对较大（最大跨径60m），单联混凝土方量较大（设计混凝土2645m3），故以此联连续箱梁（箱梁尺寸见图1）作为代表进行结构计算。

组合支架结构组成自下而上分别为：①钢管支墩为φ630×10mm钢管，横向间距6×3.4m，纵向间距近支点处为4.4m和9m，跨中部分为12m。②剪刀撑为[14a槽钢。③横梁为双I45a工字钢，纵向布置间距近支点处为4.4m和9m，跨中部分为12m。④纵梁为16Mn贝雷片，横向11组，每组间距1.7m。⑤分配横梁为I12.6工字钢，纵向间距25×0.6m。⑥架管采用Φ48×3.5mm，横向间距梁腹板处间距0.35m，底板及翼缘处间距0.9m，纵向间距0.6m。⑦脚手支架顶托上铺设100×150mm方木，间距0.15m。⑧方木上铺设12mm厚的竹胶板（支架组成详见图2）。

3 结构检算[5]

3.1 计算参数

①钢材弹性模量E=206×103MPa；②Q235钢：[σ轴]=140MPa，[σ弯]=145MPa，[τ]=85MPa，[σ压]=205MPa；③ 16Mn：[σ弯]=273MPa，[τ]=156MPa；④方木弹性模量E=9×103MPa；[σ弯]=9MPa，[τ]=4.1MPa；⑤竹胶板弹性模量E=9898.0MPa，[σ弯]=55MPa，[τ]=12.1MPa；⑥杆件承担砼的弹性挠度取构件跨度的L/400。

3.2 计算荷载 ①梁体砼容重取26kN/m3；②砼超重系数取1.05；③振捣荷载取2.5kN/m2；④小型施工机械荷载取2.0kN/m2；⑤侧模板、内模板和底模板按2.0kN/m2考虑。

设计荷载为：1.05×①+③+④+⑤（梁单元近支端及跨中荷载见图3、图4）。

3.3 结构计算 结构计算采用有限元软件Midas Civil进行整体建模分析计算。

3.3.1 钢管桩计算结果见图5。近支端结构最大应力为48.9MPa，最大竖向位变形1.9mm。跨中最大结构应力40.4MPa，最大竖向位变形1.7mm，满足要求。

3.3.2 横梁计算结果见图6。近支端结构最大应力为83.0MPa，最大竖向位变形3.2mm，满足要求。跨中结构最大应力为71.3MPa，结构最大竖向位变形2.7mm，满足要求。

3.3.3 贝雷片计算结果见图7。近支端结构最大应力为214.1MPa，最大竖向位移变形14.4mm，满足要求。跨中结构最大应力为187.7MPa，最大竖向位移变形20.3mm，满足要求。

3.3.4 分配梁计算结果见图8。近支端结构最大应力为139.2MPa，最大竖向位移变形15.4mm，满足要求。跨中结构最大应力为45.9MPa，结构最大竖向位移变形20.8mm，满足要求。

3.3.5 脚手支架计算。钢管支架步距以L=1.2m计算：长细比λ=l/i=1200/15.78=76，由λ=76查表得折减系数ψ=0.70，则钢管允许用压力为[N]=ψA[σ]=0.70×489×140=47.9kN。

3.3.5.1 立杆计算 根据公式N=QBL进行计算得：①最高腹、肋板处受力N1=24.8kN<[N]=47.9kN；②翼部每杆受力N2=8.3kN<[N]=47.9kN；③梁底一般部位每杆受力N3=11.4kN<[N]=47.9kN。由于N1、N2、N3均小于许用压力，所以立杆满足要求。

3.3.5.2 顶部结构纵梁计算 根据公式q=QL计算得最高腹、肋板处纵梁受力最大为ql=Q1L1=41.4kN/m。

顶部结构布设安全可靠。

3.3.8 结构稳定性分析 近支端结构一、二阶模态临界荷载系数为5.1（详见图9），近支端结构三阶模态临界荷载系数为5.2。

跨中结构一、二、三阶模态临界荷载系数为3.2。经计算，该贝雷片施工支架满足使用要求。

4 结语

组合支架工艺适用于地基承载力较低的软弱地质，便于沉降观测和线性控制，受场地因素制约小，拆装方便灵活，材料可全部周转，经济实用，为类似环境桥梁施工提供了相应参考。

参考文献：

[1]南昌市城市规划设计研究总院.南昌市胡惠元堤延伸段道路工程施工图设计（第二册 抚河大桥工程）.

[2]JTG/TF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S].

[4]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].

[5]路桥施工计算手册，人民交通出版社.

[6]JGJ/130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].