跨公路48米双线铁路桥现浇箱梁支撑系统检算分析

缪成功/中铁十一局集团第四工程有限公司



跨公路48米双线铁路桥现浇箱梁支撑系统检算分析

缪成功/中铁十一局集团第四工程有限公司

【摘 要】本文结合东乌进站路48米现浇箱梁工程实例，深入核算了支撑系统的受力情况，对现浇梁支撑系统进行受力检算、对比分析，为后续工程提供参考。

【关键词】跨线桥；现浇箱梁；支撑系统；检算

1.工程概况

海勒斯壕集运站专用线进站路中桥是跨东乌进站公路而设，桥跨为32+48+32m简支梁，其中1#～2#为48m现浇预应力箱梁，箱梁混凝土568.16m3。根据现场施工条件，该现浇梁采用钢管立柱搭设贝雷梁原位进行混凝土浇筑。支柱范围梁体混凝土为42米（混凝土393.12m3）范围内支立4排Φ63钢管，间距为（14+14+14）m，每排3根，间距为3.5m。钢管顶部横向双拼2Ⅰ45a工字钢，工字钢纵向铺设13排贝雷片为箱梁作业平台。

2.支架布置

2.1支架布置说明：该桥48米箱梁采用原位现浇，跨中设置2个临时支墩，另2个支墩在承台面上，支墩上采用钢管立柱，立柱顶横向设置2拼I45a工字钢横梁。纵向铺设贝雷片，面上铺设I20a工字钢作为梁体浇筑平台，进行模板安装、混凝土施工。

2.1.1临时支墩设置：共4个，边支墩采用8.6×1.5×1（长宽高）C25混凝土，中支墩采用10×1.5×2（长宽高）C25混凝土，支墩内设钢筋笼，临时中支墩埋深1m，外露1m作为安全防护墩，并做安全防护请示。

2.1.2钢管立柱设置：钢管立柱采用Φ630×10mm，承台处钢管立柱高11.97m，临时支墩处钢管立柱为10.97m，每个支墩设置3根钢管，钢管底部连接预埋0.8⋆0.8⋆0.02m钢板，钢管横向采用［12槽钢连接，每根钢管设置3道抱箍。

2.1.3横梁设置：横梁采用2I45a工字钢，承台处横梁长10m，临时支墩处横梁为12m，横梁工字钢间采用1cm钢板焊接成整体，与钢管交接处需单独进行加强处理，钢管顶铺设2cm厚垫板。

2.1.4贝雷片设置：贝雷片设置纵向铺设长度为43.5m，横向铺设13道，间距布设为（1+0.5×2+0.8×6+0.5×2+1）m，横向采用［12槽钢链接成整体。

2.1.5工字钢设置：贝雷片顶面横向铺设I20a工字钢，长10m，间距为1m，纵向利用钢筋连接成整体，共47排。

2.1.6梁体底板、侧模及内膜设置：底板纵向采用10cm×10cm方木顶铺设竹胶板。内膜采用竹胶板，内支撑采用钢管顶托加固。侧模采用钢模板支架加固。

3.主要材料特性参数

（1）混凝土自重G=26KN/m3

（2）钢材弹性模量Es=2.1×105MPa

（3）Q235钢：弯曲应力［σw］=145MPa，轴向应力［σ］=140MPa，剪应力［τ］=85MPa

（4）16Mn钢：弯曲应力［σw］=210MPa，轴向应力［σ］=200MPa，剪应力［τ］=120MPa。

4.主要材料参数及数量表

5.荷载取值

贝雷梁范围内荷载：

混凝土393.12m3×2.6T/m3=1022T

模板、支架重量60T

横向Ⅰ20a工字钢27.9×43×10=12T

贝雷片重量300×195=58.5T

横向2Ⅰ45a工字钢80.4×12×2=1.9T

钢管立柱（单排）152.9×11×3=5.1T

6.贝雷梁强度、刚度计算

贝雷梁按不同间距布置在腹板、底板、翼板的位置处，理论上要分别计算每片贝雷梁的受力，根据截面受力基本相同，为简化计算，考虑横桥每片贝雷梁受力相同，贝雷片布置比较合理，所有计算可直接按均部荷载考虑，顺桥向混凝土和模板支架均布荷载为（1022+60+12）/（42×13）=20KN/m，人员、机具等施工荷载为1.25KN/m，贝雷片自重为1KN/m。

q==22.25KN/m

6.1抗弯强度验算

Mmax=ql2=22.25×14×14=436.1KN.m

贝雷片最大弯矩发生在第一跨的中部，M=436.1KN.m〈［M］=788.2KN.m，满足要求。

6.2抗剪强度验算

Q=ql/2=22.25×14/2=157.5KN

贝雷片最大剪力发生在支座位置，Q=157.5KN〈［Q］=245.2KN，满足要求。

6.3贝雷片的挠度Δ由两部分组成：一是贝雷片弹性挠度Δ1，二是贝雷片之间销孔空隙引起的弹性挠度Δ2。

Δ1=5ql4/384EI=5×22.25×（14×103）4/（384×2.1×105×2504 97.2×104）=15.1mmm

Δ2=0.03556（n2-1）/8=0.04445×（4.72-1）=9.37mm

所以贝雷片的挠度为Δ=Δ1+Δ2=15.1+9.37=24.47〈［Δ］=

L/400=15000/400=37.5mm，满足要求。

7.盖梁计算

盖梁采用2拼I45工字钢横桥向设置在钢管立柱顶，中间跨两支墩长度为12米，桥墩处长度为10米，根据贝雷片支反力结果，盖梁上贝雷片受力比较均匀，为简化计算过程，盖梁受力为均布荷载。q=157.5KN/m，工字钢自重为2×80.4=1.6KN/m，均转化为均布荷载作用在盖梁上。q=159.1KN/m。

7.1抗弯、抗剪计算

σ=Mmax/W=q2l/2×I=159.1×3.5×3.5/（2×1430）=68MPa〈［σw］=145MPa，满足要求。

τ=QmaxS/dI=ql/2×S/2×dI=33.6MPa〈［τ］=85MPa满，足要求。（查表可得I45a工字钢d=11.5mm；I=32240cm2；W=1430cm3；S=836.4 cm3）。

8.钢管强度、稳定性计算

2拼I45工字钢下设钢管支架，共4排，2排在支撑在承台顶面上，2排支撑在临时支墩上，采用横向3根Φ630×10mm钢管立柱，间距为3.5m，钢管立柱之间采用［12槽钢横向连接，立柱中间设置3道抱箍。根据贝雷梁支座位置分担最大剪力为157.5KN，横向共13排贝雷片，为简化计算模型，考虑13排贝雷片均达最大剪力，发生在中跨支墩处的钢管受剪力2047.5+19.2=2066.7KN（包括I45工字钢重量），故单根钢管最大支反力为2066.7KN/3=688.9KN，单根Φ630×10mm钢管的面积为A=194.8cm2，自重G=152.9×13=19.9KN。

8.1钢管强度计算：

σ=F/A=（688.9+19.9）×103/194.8×102=36.4MPa〈［σ］=140MPa，满足要求。

8.2钢管稳定性计算：

长细比λ=l0/i=13×100/21.92=59.3（查表得Φ630×10mm的回转半径i=21.92cm）查GB/T3811-2008GB表中查的φ=0.8。

σ=F/φA=36.4/0.8=45.5MPa〈［σ］=140MPa，满足要求。

9.基础计算

跨中支墩钢管立柱下设置条形基础，基础底部铺设20cm×20cmΦ20钢筋网片，基础尺寸为10×1×2m。计算单根立柱下受力面积的独立基础为3×1×2m。尺寸为长3m，宽1m，高2m；立柱直径Φ=630mm；混凝土等级C25；地基设计承载力最小为300KPa。

基础顶面受力：

轴压力N=（688.9+19.9）=708.8KN

基础自重G=3×1×2×25=150KN

承载力验算：基底平均应力p=N/A=（708.8+150）/3×1=286.27K Pa〈300KPa，满足地基承载力要求。

10.结论

根据以上对48m现浇梁的贝雷梁、盖梁、立柱及基础进行验算，均满足设计要求，以上方案可行。该支架布置方案可以为后续工程提供参考。

参考文献：

［1］张耀春.钢结构设计原理.北京：高等教育出版社，2004.7.

［2］铁道第三勘察设计院.铁路桥涵设计基本规范TB1002.1-2005.北京：中国铁道出版社出版发行，2005.8.

［3］黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册.北京：人民交通出版社，2004.1.