公路现浇箱梁满堂红支架结构设计

王俊武

(中国水利水电第四工程局有限公司,西宁 810007 )



公路现浇箱梁满堂红支架结构设计

王俊武

(中国水利水电第四工程局有限公司,西宁 810007 )

根据现场地形条件、支架高度与安全性、支架成本等因素，对国道318线林芝至拉萨段公路改造工程之林芝至工布江达段车行桥现浇箱梁支架施工进行设计，采用公路现浇箱梁满堂红钢管支架的设计方法，保证了工程的质量和安全，提高了施工进度。

公路;现浇箱梁;满堂红支架;结构设计

1 工程概况

国道318线林芝至拉萨段公路改造工程之林芝至工布江达段(K4264+800.000 m～K4296+000.000 m)位于西藏林芝市与那曲地区境内，起点为那曲地区巴青县贡日乡，向西跨尼洋河，下穿国道G318线后，2次跨越尼洋河至终点林芝市工布江达县巴河镇秀巴村(K4296+000.000 m)，全长31.651 km，全线采用双向4车道一级公路标准，设计速度80 km/h。工程路基长度为28.084 km，主线桥长为3.961 km，共设桥梁16座。根据设计文件要求，除扎地G318分离式立交桥、百巴G318分离式立交桥、车行天桥为C50现浇混凝土箱梁外，其余桥梁均为“T”梁预制架设。其中扎地G318分离式立交桥(GK0+907.933 m～GK0+993.933 m)和百巴G318分离式立交桥(GK0+469.281 m～GK0+555.281 m)均上跨本工程主线，这两座桥长各86 m，每座桥为1联(24 m+32 m+24 m)，上部结构采用预应力混凝土现浇箱梁，下部结构为混凝土桥台； 车行天桥(K0+144.594 m～K0+199.594 m)全长55 m，全桥为1联(15 m+25 m+15 m)，上部结构采用预应力钢筋混凝土连续箱梁，下部采用薄壁墩、桩柱台、肋板台。预应力现浇箱梁混凝土共1 109.2 m3，其中扎地G318分离式立交桥箱梁混凝土为454.4 m3；百巴G318分离式立交桥箱梁混凝土为455.8 m3；车行天桥箱梁混凝土为199 m3。

2 支架设计

本工程路线沿尼洋河两岸展线，大部分路段处于河流一、二级阶地，分布地层主要为第四系冲洪积的砂砾、圆砾、卵石土，沿线地表水丰富，地下水位较浅。根据本工程特点和地质条件，对扎地G318分离式立交桥、百巴G318分离式立交桥和车行天桥的预应力钢筋混凝土现浇箱梁，采用碗扣式满堂红支架的支撑体系进行施工[1-2]，确保施工质量和安全。以扎地、百巴G318分离式立交桥预应力钢筋混凝土现浇箱梁为例子，介绍支架设计方法。

(1) 扎地、百巴G318分离式立交桥支架总体宽度为10.8 m，整体高度约为7.15 m，地面至箱梁底部高度约为5.35 m。

(2) 支架纵向步距为60 cm，支架立杆梁端处加密至30 cm×30 cm布置[3]。

(3) 竖向步距不大于80 cm，支架杆件均采用Ø48×3.5 mm钢管[3]。

(4) 支架顶部设2层方木将模板荷载传至支架，立杆顶部翼缘板处托撑上横向设置10 cm×8 cm方木，纵向设置10 cm×15 cm方木[4]。

(5) 支架底部待地基处理完成后，铺设10 cm×15 cm方木[5]。

(6) 箱梁底部步距为60 cm，翼缘板内侧步距为60 cm，翼缘板外侧步距为90 cm[6]。

(7) 箱梁底部处托撑上横向设置10 cm×10 cm方木，纵向设置10 cm×15 cm方木[6]。

支架设计见图1、2、3。

图1 箱梁特征示意图 单位：cm

图2 满堂红支架横向截面示意图 单位：cm

图3 满堂红支架纵向示意图 单位：cm

2.1 计算参数

(1) 方木弹性模量E=11×103MPa(材料为东北落叶林，查路桥施工计算手册附录3)[7]。

(2) 方木顺纹弯应力值 [σw]=14.5 MPa(材料为东北落叶林，查路桥施工计算手册附录3)[7]。

(3) 荷载系数：静荷载系数1.2，动荷载系数1.4[8]。

2.2 荷载计算

百巴、扎地G318分离式立交桥箱梁混凝土设计总量为454.4 m3，边跨箱梁混凝土设计量为140.08 m3，中跨箱梁混凝土设计量为174.24 m3。

(1) 取中跨计算：中跨箱梁质量F1=174.24×26=4 530.24 kN；

(2) 人工及材料、机具行走堆放荷载g2=2.0 kN/m2，一孔荷载F2=2×32×8.4=537.6 kN；

(3) 施工时倾倒混凝土的荷载(g3)及振捣混凝土产生的荷载(g4)均按2.0 kN/m2，一孔荷载为F3=(2+2)×32×8.4=1 075.2 kN[9]；支架荷载为773 kN

(4) 基础所承受的力为：F=(4530.24+773)×1.2+(537.6+1075.2)×1.4=9 589.49 kN。

2.3 支架验算

根据百巴、扎地G318分离式立交桥支架受力情况及钢管支架设计搭设情况，对箱梁实心段、普通段、翼缘板3个部位的支架受力情况进行验算[10]。箱梁截面参数见表1，截面见图4，碗扣钢管参数见表2。

表1 箱梁截面参数表

图4 箱梁截面图 单位：cm

外径d/mm壁厚t/mm截面积A/mm2惯性矩/mm4抵抗拒W/mm3回转半径/mm每米长自重/N483.54.89×101.215×105.078×1015.7838.4

2.3.1 翼缘板

顺桥向单位混凝土质量为q1=7.80 kN/m，15 mm厚胶木板及连接件质量q2=0.06 kN/m，人工及材料、机具行走堆放荷载g2=2.0 kN/m2；施工时倾倒混凝土的荷载(g3)及振捣混凝土产生的荷载(g4)均按2.0 kN/m2[12]。

(1) 横杆(方木横梁)

钢管立柱的纵间距为0.6 m，横间距为0.9 m、0.6 m[12]，小横杆的计算跨径取l1=0.90 m。

横桥向作用在小横杆上的均布荷载为：

q=q1+q2+(g2+g3+g4)×0.6=7.8+0.06+(2+2+2)×0.6=11.46 kN/m

10 cm×8 cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×8 cm惯性矩[13]:

1) 弯曲强度[14]

2) 最大挠度[15]

(2) 大横杆(纵向方木)

钢管立柱的纵间距为0.6m，因此大横杆的计算跨径l2=0.6m，按3跨连续梁计算[16]。

小横杆传递的集中力F=11.46×0.9=10.32kN，最大弯矩Mmax=0.267×Fl2=0.267×10.32×0.6=1.66kN·m

10cm×10cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×10 cm方木惯性矩[13]：

1) 弯曲强度[14]

2) 最大挠度[15]

(3) 立 杆

2.3.2 实心段

(1) 小横杆(方木横梁)

钢管立柱的纵间距为0.6 m，横间距为0.6 m[12]，小横杆的计算跨径取l3=0.60 m。

横桥向作用在小横杆上的均布荷载为：q=q1+q2+(g2+g3+g4)×0.6=39.95+0.06+(2+2+2)×0.6=43.61 kN/m

10 cm×10 cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×10 cm方木惯性矩[13]：

1) 弯曲强度[14]

2) 最大挠度[15]

(2) 大横杆(纵向方木)

钢管立柱的纵间距为0.6m[17]，因此大横杆的计算跨径l4=0.6m，现按3跨连续梁[16]进行计算：

小横杆传递的集中力F=43.61×0.6=26.17kN，最大弯矩Mmax=0.267×Fl4=0.267×26.17×0.6=4.20kN·m

10cm×15cm方木抵抗矩[13]：

10 cm×15 cm方木惯性矩[13]：

1)弯曲强度[14]

2) 最大挠度[15]

(3) 立 杆

根据以上计算普通段也满足要求。

2.4 地基承载力验算

根据《路桥施工计算手册》可知，对碎石土、砂土、回填土压密实后，容许承载力为0.4 MPa[4]。方木宽度为0.1 m，按横桥向8.4 m通长考虑，假设此面积上荷载应力直接传给压实后的基础土[18]。则，百巴、扎地G318分离式立交桥单孔总荷载为9 589.49 kN，承压面积为0.1 m×8.4 m=0.84 m2，总共有54条这样的基础木板，则有9589.49/(0.84×54)=0.211 MPa<0.4 MPa[4]。所以经验算，地基承载力满足设计要求。

3 结 语

通过对百巴、扎地G318分离式立交桥预应力钢筋混凝土现浇箱梁满堂红支架设计和施工，使施工进度提前了半个月，并保证了工程质量和安全，达到了预期目标。

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Structural Design of Full Support for Cast-in-situ Box Girder on Highway

WANG Junwu

(Sinohydro Engineering Bureau 4 Co., Ltd., Xining 810007 , China)

In accordance with topographic conditions, support height and safety, support cost, etc, support for the cast-in-situ box girder on the carriageway bridge at Linzhi-Gongbujiang section, Linzhi-Lasha highway of G318 is designed. The design method of the full scaffolding pipe support for the cast-in-situ box girder assures the engineering quality and safety and improves the construction progress as well.Key words: highway; cast-in-situ box girder; dull support; structural design

1006—2610(2016)05—0053—04

2016-06-17

王俊武(1974- )，男,甘肃省庆城县人，高级工程师,从事水电工程施工工作.

U445.5

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.013