大跨度公路连续梁0号块支撑方案设计

李鹏

摘要：兰州至海口国家高速公路陈家坝特大桥主跨为58m+90m+58m分幅式单箱双室变截面连续箱梁，连续箱梁采取挂篮悬浇方法。特大桥主墩高达19m，其0号段具有大尺寸、大体积及特级高处作业等特点，故对现浇模板支撑方案要求非常高，需满足承受巨大混凝土和施工荷载、沉降变形小、安全稳定性好、经济合理等要求。本项目根据桥墩高度、0号段结构尺寸等情况，采用螺旋管做支架承载主体，并对支撑的其他构部件进行了设计优化，最终设计出了符合高承载、低沉降、高安全及低成本的0号段支撑系统，顺利完成本项目大尺寸0号段的现浇施工。

Abstract： The main span of Chenjiaba Bridge of Lanzhou-Haikou National Expressway is 58m+90m+58m split-type single-box double-chamber variable-section continuous box girder， and continuous box girder adopts hanging basket suspension method. The main pier of the special bridge is up to 19 meters， and the  section has the characteristics of large size， large volume and special high-level operation. Therefore， the requirements for the cast-in-place formwork support scheme are very high， and it needs to meet the huge concrete and construction load， the small settlement deformation， good safety and stability， economical and other requirements. According to the height of the pier and the structural size of No.0 section， the project adopts a spiral pipe as the main body of the support， and optimizes the other components of the support. Finally， the No.0 support system conforming to high load bearing， low settlement， high safety and low cost is designed to successfully complete the cast-in-place construction of the large size No.0 section of the project.

关键词：连续箱梁;0号段模板支撑系统;高墩;大尺寸;螺旋管立柱

Key words： continuous box girder;No.0 section formwork support system;high pier;large size;spiral pipe column

中图分类号：U443.22                                    文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）24-0185-04

0  引言

进行连续梁挂篮悬浇前，首先需进行0号段的墩顶现浇施工，然后以0号段作为安装挂篮的基础，方可以0号段作为标高、线型基准逐节悬浇连续梁的其他节段。可见控制0号段的施工质量是非常重要的，其直接影响到后续其他节段箱梁的施工质量及连续梁的整体线型，故0号段的施工质量是确保连续梁整体施工质量的关键。

随着设计、施工技术的进步，橋梁的连续梁向着跨度更大、桥面更宽、墩身更高方向发展，相应的0号段也更趋向于大尺寸、大体积及更高处作业等。采用传统的0号段支撑方案已难以适应上述0号段现浇施工的需要，所以工程技术人员扩展思路、采用先进材料、技术方可解决上述难题具有非常现实的工程意义。

1  工程概况

兰州至海口国家高速公路（G75）渭源至武都建设项目路基、桥涵及隧道工程WW20标段的陈家坝特大桥全长982.56m，特大桥主桥梁体结构为58m+90m+58m分幅式单箱双室变截面连续箱梁，每幅箱梁顶板宽17m，底板宽12m，两翼板悬臂长2.5m，箱梁顶板设置成2%单向横坡，梁高在中桥墩处为5.6m，边桥墩及跨中处为2.5m。主墩采取双柱式直墩，墩高为19m。

其0号段具有大尺寸、大体积及特级高处作业等特点，施工难度大，对现浇模板支撑方案的承载能力及安全稳定性要求非常高。

2  连续梁0号段现浇施工模板支撑方案的比选及优化

2.1 传统支撑方案的适用性评估

2.1.1 墩旁托架

墩旁托架采用在墩身顶部位置预埋钢板及锚筋，然后搭设由型钢构成的牛脚支架等组成。因本项目0号段为大尺寸、大体积，满足承载要求牛腿外形尺寸很大，需要耗费较多钢材，施工成本高。且支架焊接工作量大，因高空焊接质量难以保证，存在较大的安全风险。

且墩身采用双柱式墩，两墩相距较远，两墩间牛腿最近距度达6.3m。经验算，需要在牛腿上铺设大尺寸型钢方可满足此大跨度的承载要求，而大尺寸型钢的使用又进一步增加了牛腿承受的荷载数量，故从技术、经济及施工可行性方面，墩旁托架的支撑方案适用性差。

2.1.2 满堂支架

本项目主墩高达19m，满堂支架需使用大量支架材料和耗费大量劳力进行搭设，施工成本高;高大满堂支架的沉降变形量较大，0号段的施工质量难以控制，存在较大质量及安全风险;满堂支架部分地面支撑点位于承台以外，桥下地质条件差，支架基底的地基加固处理工程量大，成本高。故本项目不适合采用满堂支架的形式。

2.2 最终支撑系统方案

结合其他类似项目的施工方案，最终采取了螺旋管支架的0号段支撑方案，螺旋管具有施工简单，承载能力强，支架的压缩变形量小及间距可灵活布设等优点，同时支架的下支点均可布置在承台上，确保了支撑的牢固安全性，免于进行地基处理加固。

本项目根据设计0号段构造、结构尺寸、桥墩高度和现场情况进行了优化及创新，实际螺旋管支架具体设计方案见图1、图2所示。

在特大桥Z12、Z13号墩搭设螺旋钢管桩平台，螺旋管规格型号为Φ529×8，顺桥向在墩身每侧布置2排，排距为200cm，内排距墩中心线为250cm;螺旋钢管桩横桥向每排设置5根，按间距305cm均匀布设。

在承台上预埋20块钢板（80×80×2cm），用于螺旋管的底部连接。每两螺旋钢管之间设置14#槽钢横联。钢管顶部焊接桩顶钢板，钢板尺寸为80×80×2cm。为方便卸落支架，在每个钢管桩顶部放置一个沙箱，沙箱上下为80×80×2cm钢板，中间由Φ529×8钢管制作而成，沙箱高度70cm。

横桥向采用三拼I40b工字钢作为支架主梁。在主梁上均匀分布，三拼I40b工字钢均匀摆放32b工字钢作为分配梁，分配梁设置间距基本为50cm，腹板下分配梁间距加密至30cm。

分配梁上设置高度不同I20、I32、I40工字钢进行底模的调坡。调坡工字钢上满铺10×10方木，方木上摆放竹胶板底模。

3  主桥0#块支架验算

3.1 计算方法

①计算方法：概率论为基础的极限状态设计法，Midas电算结合手算。

②材料强度设计值：

Q235钢：抗拉、抗压和抗弯f=215MPa;抗剪fv=125MPa;弹性模量E=206GPa。

方木：抗弯fw=17MPa;抗剪fwv=1.6MPa;弹性模量E=10GPa。

3.2 荷载取值

3.2.1 恒载

恒载主要包括梁体钢筋混凝土重和支架模板重，各材料容重如下：

3.2.2 活载

3.2.3 荷载组合（表1、表2）

3.3 荷载分布的确定

根据连续梁结构设计图，结合支架布置情况，选择标准截面进行各部位杆件受力检算。

3.4 分配方木验算

竹胶板下采用10×10cm方木，方木选用东北落叶松，方木截面特性如下：

截面积A=10×10=100cm2

弹性模量：E=1×104MPa

抗弯模量：W=bh2/6=10×102/6=166.67cm3

惯性矩I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4

根据《建筑施工计算手册》，方木按照多跨连续梁考虑。荷载取值长度按方木间距计算，取0.2m（底板）和0.15m（腹板）。计算跨度按I30b纵梁间距取值，腹板下取0.3m，底板下取0.5m。面荷载强度计算按上面荷载组合分布取值，计算结果详见表3。

根据计算结果，正应力均小于17MPa，剪应力均小于1.6MPa，刚度均小于l/400，所以方木强度和刚度均满足要求。

3.5  0号段I32b纵梁验算

I32b纵梁受力验算如图6～图8所示。

从计算结果得知：

I32b纵梁最大组合应力：213.6MPa<[σw]=215MPa。

I32b纵梁最大剪应力：116.9MPa<[τ]=125MPa。

I32b纵梁最大变形：2.23mm

因此，I32b纵梁强度和刚度满足要求。

3.6 0号段三拼I40b横梁验算

从计算结果得知：

3I40b横梁最大组合应力：163MPa<[σw]=215MPa;

3I40b横梁最大剪应力：108MPa<[τ]=125MPa;

3I40b横梁最大变形：5.32mm

3.7 0号段钢管桩验算

①钢管桩强度验算。

经计算，钢管桩受力见图9所示。

钢管桩所受的最大轴力N=1239.7kN，？准529×8mm钢管桩截面积为：

式中：MP—考虑立柱垂直度和柱顶横梁安装误差，由轴力对管柱产生的弯矩，此处不考虑安装误差，MP=0。

因此，钢管桩强度满足要求。

②钢管桩稳定性验算。

钢管桩长度因数μ=1.0，钢管长度取l=19.0m。

4  结束语

进行陈家坝特大桥连续梁0号段现浇施工时，根据设计桥墩高度、0号段构造、外形尺寸和现场情况，0号块采用螺旋管桩的模板支撑系统。并通过承载检算，对支撑系统的其他构件布设设计进行了优化，在施工时严格控制质量，按时顺利完成施工任务。树立了公司品牌，并取得了良好的经济效益。

参考文献：

[1]雷绍华.宁杭客专南河连续梁0号段施工方案设计[J].四川水利发电，2011（4）.

[2]洪陽.悬臂浇筑连续梁0号段现浇支架支撑技术[J].山西建筑，2012（16）.

[3]建设部.GB50017-2003，钢结构设计规范[S].北京：人民交通出版社，2003，12.