现浇箱梁门洞式支架设计与施工技术

艾 丽 颜红专 曾 妮

（武昌工学院 湖北武汉 430065）

1 工程概况

硚口路至宝丰路快速化（京汉大道～建设大道）改造工程项目中硚口路高架桥全长为376m，为4联连续箱梁桥，每联采用（32+30+32）m等截面现浇钢筋混凝土连续箱梁，箱梁采用单箱双室截面，箱梁高2m，箱梁顶板宽16.75m，底板宽10.71m，悬臂长2.5m；顶板厚0.25m，底板厚0.22m，腹板厚0.5m。该匝道桥处于交通繁忙路段，为保证桥梁上部结构施工时不对现有交通情况造成较大影响，故箱梁支架采用组合支架形式，上部采用碗扣支架，下部采用门洞式支架。本文仅对门洞式支架部分进行承载力验算和施工技术的探讨。

箱梁支架的布置形式如图1所示，立柱采用630×10mm钢筒柱，纵向钢筒柱中间设置Z型连接系以加强钢筒柱的横向稳定性，Z型连接系采用C16，钢管柱下为独立基础，长1m，宽0.8m，高0.8；纵梁为双拼I45a工字钢；纵梁上沿横桥向布置贝雷梁（钢桥321型），贝雷梁高1.5m，在端横梁处贝雷梁间距为45cm，其余位置取45cm与90cm相间，贝雷梁纵向通过销栓连接，各组贝雷片之间采用63mm×4mm角钢作为支撑架，具体布置形式见图1；贝雷梁上沿顺桥向布置20a槽钢，横向间距腹板下为0.6m，其他为0.9m。

图1 第2联支架立面图

2 支架承载力验算

2.1 计算模型

由于匝道桥第1、2、3、4联箱梁支架搭设形式和支架所受荷载一致，因此对于1、2、3、4联的支架验算仅取第2联支架进行整体建模验算。支架顺桥向长97m，横桥向宽度21m，钢管柱沿纵桥向为3～4m，沿高程方向取15.5m。钢管桩、钢管桩支撑架、横梁、贝雷梁和分配梁均采用梁单元模拟，贝雷梁支撑架采用桁架单元模拟。模型共划分为40737个单元，25450个节点。钢管桩底部固接，钢管桩与横梁、横梁与贝雷梁、贝雷梁与横向分配梁、横向分配梁与纵向分配梁之间均按弹性连接模拟，相邻两片贝雷梁之间共节点并释放梁端约束，具体模型见图2所示。

2.2 荷载组合

表1 等效线荷载组合

图2 支架模型效果图

作用在支架上的荷载主要分为永久荷载和可变荷载。其中永久荷载主要有：箱梁荷载、模板、木枋、碗扣支架上双排钢管重、碗扣支架重、门洞式支架自重等；可变荷载主要有：施工机具及人员荷载、倾倒混凝土产生的荷载、振捣混凝土产生的荷载。根据《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008），对于新浇混凝土、模板及支架自重等永久荷载的分项系数取1.2，对于施工机具及人员荷载、倾倒混凝土产生的荷载、振捣混凝土产生的荷载等可变荷载的分项系数取1.4。则20a槽钢所受的等效线荷载组合如表1所示。

2.3 仿真分析结果汇总

通过MIDASCIVIL仿真分析得出门洞式支架在永久荷载和可变荷载共同作用下，各构件的受力情况如表2所示。

表2 各构件承载能力总结

通过以上分析可知，在永久荷载和可变荷载共同作用下，门洞式支架受弯最不利构件为贝雷梁竖杆位置，其最大弯曲应力为229.43MPa，小于竖杆的极限弯曲应力273MPa，满足承载能力要求；门洞式支架受剪最不利构件为贝雷梁弦杆位置，其最大剪应力为109.8MPa，小于弦杆的极限剪应力208MPa，满足承载能力要求。综上所述，门洞式支架各构件均能满足承载能力要求。

3 支架施工

3.1 钢管柱下混凝土基础施工

为保证钢管柱与混凝土基础能连接紧密，共同受力，在进行混凝土基础施工时，须预埋φ630钢管立柱法兰盘。在预埋法兰盘时，应保证法兰盘高程及水平度，将法兰盘用钢筋焊接固定在混凝土基础钢筋笼上，法兰盘上表面螺栓用胶带缠紧。

3.2 钢管立柱施工

在钢管立柱施工时，用吊车将立柱吊到预埋法兰盘位置，将立柱底盘逐个与法兰盘螺栓对接，对接完后，对立柱垂直度进行测量控制，在法兰盘与立柱底座之间用少量水泥浆进行调节，保证立柱垂直度。

3.3 双拼45a工字钢施工

在制作双拼45a工字钢时，将两根45a工字钢两端对齐，上、下腿边缘贴紧并采用花焊焊接，焊缝长度为10cm，焊缝高度6mm，焊缝间距为2m。双拼工字钢焊接好之后，采用25t汽车吊放置在安装好的钢管桩顶，两端分别悬挑0.5m（以钢管柱中心为参照）。在45a工字钢两侧与桩顶钢板之间，加焊三角形钢板，增强双拼45a工字钢稳定性。

3.4 贝雷梁施工

贝雷片长3m，高1.5m。贝雷梁在加工区拼装，采用45/90支撑架连接。采用25t吊车吊放在相邻两排45a工字钢上，贝雷梁之间距离按设计要求布置。每跨贝雷梁安装完成后，采用10#工字钢进行横向连接加固，每3m加设一道，将贝雷梁进行固定，防止位移。同时，在双拼45a工字钢两端，焊接限位器，防止贝雷梁侧向位移。

3.5 槽钢20a分配梁施工

贝雷梁拼装完毕，其上铺设槽钢20a分配梁，横向间距腹板下为0.6m，其他为0.9m，槽20a分配梁与贝雷梁间采用“U”型螺拴固定，每个节点1套螺栓。

3.6 箱梁支架拆除

箱梁支架拆除应先拆除上部碗扣支架，支架拆除应先从顶层开始，先拆除斜杆、横杆，后拆除立杆，自上而下，遵循先翼板后底板的原则。

4 结论

本文以一现浇连续箱梁桥为例，对该桥门洞式支架结构进行设计及承载力验算，并详细介绍了门洞式支架搭设方案和注意事项。在门洞式支架受力验算和施工一系列步骤中可以得出一些结论：

（1）门洞式支架的承载力的主要荷载因素是永久荷载和可变荷载工况的组合，其中永久荷载主要有：箱梁荷载、模板、木枋、碗扣支架上双排钢管重、碗扣支架重、门洞式支架自重等；可变荷载主要有：施工机具及人员荷载、倾倒混凝土产生的荷载、振捣混凝土产生的荷载。对整个支架的承载力验算而言，主要取决于贝雷梁竖杆的极限弯曲应力和贝雷梁弦杆的极限剪应力。

（2）为保证钢管柱与混凝土基础能连接紧密，共同受力，可以在进行混凝土基础施工时，预埋φ630钢管立柱法兰盘。

（3）为了保证门洞式支架各构件之间的纵、横向稳定，可以利用加劲横撑和限位板来大幅度减小主梁的纵、横向位移。