论山区客专简支箱梁超高现浇组合支架设计与应用

杨晓华

中铁十七局集团第一工程有限公司 山西 太原 030032

前言

近年随着我国高铁客专的建设需要，900t的现浇箱梁越来越多出现在施工中，结合其所处的工程环境，给现场施工带来不小的困难。本文结合京福客专武步溪特大桥的施工实例，进行超高组合现浇支架的设计与应用，保障项目的顺利实施[1]。

1 工程概述

武步溪特大桥位于宁德市延平区巨口乡境内，全长554.09米，上部结构布置为1-32m简支梁+ 1-(40+4×80+40)m连续梁+3-32m简支梁+1-24m简支梁，中心里程为：DK718+642.365，桥位中线位于直线上，存有-11.1‰的纵坡。其中的连续梁大里程方向7#边墩高51.0m，8#墩高34.5m，两墩柱上设有一孔31.1m的简支现浇梁。

简支梁为部颁通图，截面类型为单箱单室等高度简支箱梁，梁端顶板、底板及腹板局部内侧加厚。梁长分别为32.6m、24.6m，箱梁梁高3.05m，箱梁顶板宽12.0m，顶板厚25.6～61cm变化，底板厚28 ～70cm变化，腹板厚由梁端的105cm渐变为45cm，梁断面如图-所示。

2 现浇箱梁组合支架施工方案

简支箱梁现浇法，一般分为落地支架法、移动模架法、托架法等。其中落地支架常采用满堂脚手架、螺旋管贝雷梁组合支架使用较多，结合工程实际情况，拟采用在梁体两端设钢管桩群，其上承托双层双排贝雷梁的组合支架法施工。32m箱梁设计采用部颁通图，梁体砼设计为连续灌注，现场拟采用一次浇筑成型，首先施工底板及腹板，然后施工顶板[2]。

3 支架组成

简支箱梁现浇法，一般分为落地支架法、移动模架法、托架法等。其中落地支架常采用满堂脚手架、螺旋管贝雷梁组合支架使用较多，结合工程实际情况，拟采用螺旋管贝雷梁组合支架。现浇支撑体系由基础、螺旋钢管、分配梁、贝雷梁、落架设备、箱梁模板等组成[3]。

支架布置如图所示。

3.1 基础

拟采用7#、8#承台作为支架基础，不进行单独设计。7#墩尺寸为17.6m×13.2m×4.5m，7#墩尺寸为13.8m×9.4m×3m。

3.2 螺旋钢管

拟采用φ630mm×10mm的焊接螺旋管做支柱，其端头满焊于100cm×100cm×20mm的钢板上；钢板与钢管连接处加焊有12块200mm×100mm×20mm的三角肋；7#墩横桥向布置为2.3m+1.0m+0.9m+1.8m×2+0.9m+1.0m+2.3m，顺桥向排距分别为1.6m、4.6m；7#墩横桥向布置为2.7m+1.2m+2.1m×2+1.2m+2.7m，顺桥向排距分别为1.6m、3.2m。

3.3 分配梁

分配梁由A、B、C三种，其中A为钢管支柱上的端承板上在纵向设有2根并排长3m的I56b工字钢分配纵梁；B为2根并排长14m的I56b工字钢分配横梁；C为I16工字钢，置于贝雷梁上，横桥向布置，间距0.6m。

3.4 贝雷梁

制造的标准贝雷桁片，采用双排双层贝雷梁作为支架受力主梁，其材质为16Mn锰钢，单片规格为3m×1.5m，共计26排，单排9片标准片带1片1.5m片。布置沿箱梁纵向中心线对称布置，一侧单片布置间距为0.45m+0.85m+0.45m+0.36m+0.3m+0.18m+0.3m+0.22m+0.45m+0.6m+0.45m+0.6m+0.225m。除腹板下两组采用0.3m的支撑架连接，其他均采用0.45m支撑架连接。

3.5 落架设备

利用φ630mm×10mm、φ529×8mm的焊接螺旋管内加十字撑，端部焊接2cm厚的钢板做端承板，制作成高度25cm的沙箱。

3.6 钢管附着

螺旋钢管搭设高度达47.7m，因此在距离螺旋管顶（包括沙箱高度）0.44m以后每隔12m设置一排附着，与墩柱的预埋钢板焊接固结，采用I25A槽钢。

4 支架检算

组合支架中的钢管桩支架类似于多层钢结构房屋体系，其上的贝雷梁类似于简支梁，利用Midas civil 建立整个组合支架模型整体模型。

荷载由恒载和活载构成，其中荷载包括箱梁、箱梁模板、方木、碗扣式脚手架、I16工字钢、贝雷梁、I56b工字钢的自重，活载包括人员、施工机具、混凝土倾倒及振捣荷载。

4.1 荷载计算

荷载由恒载和活载构成，其中荷载包括箱梁、箱梁模板、方木、碗扣式脚手架、I16工字钢、贝雷梁、I56b工字钢的自重，活载包括人员、施工机具、混凝土倾倒及振捣荷载。

（1）恒载

①箱梁及模板：箱梁按混凝土的容重取26.5KN/m3折算成面荷载加载，模板按实际重量转换为面荷载加载。②支架中其他组成部分：由软件自动计算，其自重系数取-1.0。

（2）活载

①人员、机具施工荷载取2.5 KN/m2。②混凝土浇筑荷载取2.0 KN/m2。③混凝土振捣荷载取2.0 KN/m2。④风荷载：根据《建筑结构荷载规范》—(GB50009-2001），对贝雷桁片与螺旋钢管的标准风压值分别计算：

由于支架属临时结构，进行荷载组合时，恒载的分项系数K1取1.0，活载的分项系数K2取1.2。做强度检算时需计入活载，刚度计算式则不计入。

4.2 建立整体模型检算

Midas civil 建立整个组合支架模型整体模型，情况如下图：

对建立的模型施加荷载，设置边界条件，完成后进行分析，结果下表：

组合支架检算结果

4.3 稳定性分析

利用Midas civil中的屈曲分析进行组合支架的稳定性分析，求得其临界荷载系数为2.028。

根据《JGJ 7-2010 网壳结构技术规程》，对于本支架此类一般条件下的钢结构，其临界荷载系数应考虑以下因素：

（1）荷载等外部作用和结构抗力的不确定性可能带来的不利影响，取1.64；

（2）复杂结构稳定性分析中可能的不精确性和结构工作条件中的其他不利因素，取1.2；则要求的临界荷载系数应为1.64×1.2=1.968＜2.028，故认为组合支架整体稳定可靠。

5 支架应用

武步溪特大桥7#～8#墩间简支箱梁按本方案已于2012年底施工完毕，现梁体已张拉压降完毕，支架顺利拆除，梁体线形良好，达到了该超高组合支架设计的预期目标。

6 结束语

通过武步溪特大桥7#～8#墩间简支箱梁超高现浇组合支架的设计与应用，拓展了钢管贝雷组合支架在客专建设中的适用范围，取得了宝贵的施工经验，可以作为类似工程项目的有益参考。

参考文献

[1] 交通部第一工程总公司.公路施工手册·桥涵[M].北京:人民交通出版社,2006:119.

[2] 钢结构设计手册编辑委员会.钢结构设计手册(下)(第3版)(精)[M].北京:建筑工业出版社,2005:57.

[3] 成大先.机械设计手册·第五版[M].北京:化学工业出版社,2007:36-37.