海南西环铁路门式墩帽梁支架施工方案及受力检算

杜庆民

摘 要：罗带河特大桥设计在34、35号墩采用门式墩方式上跨既有粤海铁路，新建铁路与既有铁路斜交，相交角度16°。该文主要对帽梁支架设计及预压方案进行说明，并按照最不利方式对各部位进行受力检算，验证该帽梁支架的安全性。

关键词：门式墩帽梁 支架法 设计荷载 验算

中图分类号：U443 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）10（a）-0026-02

1 工程概况

海南西环铁路DK219+605.16～DK219+637.88处上跨既有粤海单线铁路，新建铁路与既有铁路斜交，相交角度16°。计划两侧各采用双排单层贝雷片直跨既有线铁路，两墩净距为24 m，跨既有线采用9 m跨贝雷片，其余部分搭设满堂支架；帽梁截面尺寸为3 m×3.2 m；帽梁一次性浇筑总方量为288方。

2 设计支架方案概述

门式墩帽梁采用支架法施工。帽梁支架基础利用正式结构的承台，承重立柱采用双肢格构式钢管柱，承重纵梁采用贝雷梁。钢管柱布置在框架墩墩身两侧，与粤海既有线路平行，钢管柱高9.75 m（以14#墩为例），在8 m处设一道[16槽钢与墩身连接，钢管柱两分肢间距4.4 m，分肢钢管采用Ф618×16 mm的钢管，格构柱缀材采用∠125×8 mm等边角钢。钢管柱与承台采用事先预埋的钢板焊接连接，钢管四周焊接4块加强牛腿，承台预埋90×90 cm，厚2 cm钢板。

钢管柱顶并排放三组横梁（两[40槽钢背靠背用螺栓连接），横梁上放砂箱，砂箱上放贝雷梁纵梁。贝雷梁放在盖梁两侧，共4组，每组贝雷梁长9 m。贝雷梁每间隔3 m用一道[10槽钢横向连成一个整体；副梁采用I20b工字钢，净距50 cm；副梁顶部铺设10×15 cm纵向方木，间距30 cm，方木上铺竹胶板作为底模，一次浇筑成型；贝雷梁底距离粤海线钢轨顶面6.55 m以上，完全满足轨道车通过的净空要求。

3 主要技术参数

帽梁托架设计荷载：混凝土容重取26.5 kN/m3，由于托架沿帽梁横向中心线呈对称布置，以帽梁单侧托架进行计算，等截面恒载为q=254.4 kN/m。计算时考虑施工荷载以及混凝土振捣，活荷载系数取1.2。因此单边工字钢的设计荷载为q=254.4×1.2/2=152.64 kN/m，计算跨径8.4 m。

4 计算

4.1 主梁贝雷片强度验算

按照简支结构计算，最大正弯矩为：

kN.m

抗弯强度：188.1N/mm2<273×0.8=218.4 N/mm2（满足）。

抗剪强度，截面无削弱，型钢不必计算。

4.2 主梁贝雷架刚度验算

主梁贝雷片挠度最大值为跨中：v=5×ql4/384EI=12.4mm<[vmax]=l/500=16.8 mm，满足要求。

4.3 竹胶板底模验算

帽梁底模采用镜面板，厚度15 mm，镜面板尺寸为1.2 m×2.4 m，E=7 500 MPa，底模支撑方木采用10×15 cm，方木间距30 cm。

面积荷载：288×26.5/3.2/30=79.5 kN/m2，底模纵向取1 m长度进行计算。

均布荷载：q=79.5×1=79 kN/m。

則最大弯矩：M=ql2/8=79×0.3×0.3/8=888.8 N.m。

截面系数：W=3.75×10-9。

抗弯强度：M/W=101.12/（3.75×10-9）=23.7<60 MPa，符合要求。

4.4 副梁工字钢强度验算

副梁采用I20b工字钢，计算跨径3.2 m，净距30 cm，等截面恒载为q=23.85 kN/m；计算时考虑施工荷载以及混凝土振捣，活荷载系数取1.2。因此单边工字钢的设计荷载为q=23.85×1.2=28.62 kN/m。

最大弯矩：M=ql2/8=26.5×3.2×3.2×3×0.3/8=36.63 kN.m。

截面抵抗矩：Wx=191000 mm3。

抗弯强度：191.8N/mm2<215 N/mm2（满足）。

4.5 副梁刚度验算

横梁挠度最大值为跨中：f=5×ql4/384EI=6.2 mm< [vmax]=l/400=8 mm，满足要求。

4.6 分配梁强度验算

钢管柱顶放一组分配梁，采用钢板焊成一个整体。Ix=75712 cm4，Wx=3442 cm3，分配梁跨度4.4 m，

最大弯矩：M=q（2c+b）x/4.4=572.4×4.4×0.6/4.4=343.44 kN.m。

抗弯强度：99.78 N/mm2<215 N/mm2（满足）。

分配梁挠度最大值为跨中：f=5×ql4/384EI=17.5 mm>[vmax]=l/400=11 mm，不满足要求，故分配梁设置两组平铺钢柱顶面。

4.7 钢柱受力验算

门墩式帽梁支架临时支架采用双钢管柱，钢柱采用Ф618×16 mm的钢管，格构柱缀材采用∠125×8 mm等边角钢。

其截面特性，抗扭系数： cm3极惯性矩： cm4，E=210×109 MPa

轴惯性矩Ix=137175.329 cm4

（1）整体受力验算。

经计算：Ix=2×（1371753290+3025982×23002）=3.229×1011 mm4；

Iy=2×1371753290=2743506580 mm4；

A=3025982×2=6051964 mm2；

回转半径：ix=（Ix/A）1/2=2309.86 mm；

回转半径：iy=（Iy/A）1/2=212914 mm；

长细比：λx=9700/2309.861=4.2；

长细比：λy=9700/212.914=45.56；

双肢格构柱檀条采用<125×8 mm等边角钢。

Ax=1975×12=23700 mm2

则分别对X轴、Y轴长细比：

Λx0=13.225，Λy0=92.526

分肢对最小刚度轴的长细比（计算长度取3 m）：

Λx=Ix/i=3000/212914=14.09<0.7λ0y=64.768，满足要求。

（2）整体稳定性验算。

单侧贝雷梁以上总荷载为（含1.2活载系数）：N=1373.76 kN。

钢柱自重及其模板、贝雷架重200 kN，则N总=1573.76 KN。

钢柱为b类截面，λy=92.526查表得：

δ=0.621-（0.621-0.555）/10×2.526=0.604

N/（δA）=1573760/（0.604×60519.64）=43.05 <215MPa，稳定性满足要求。

（3）刚度验算。

λy=92.526<[λ]=150

5 结语

该帽梁托架设计是安全的，挠度满足规范要求，可用于罗带河双线特大桥帽梁的施工。

参考文献

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[2] 宋小兵.跨线桥门式墩施工安全防护方案探讨[J].中国新技术新产品，2012（2）：111-112.

[3] 王志华，刘啟倬.桥梁墩帽施工技术探讨[J].江西建材，2011

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