复杂工况下大跨径变截面现浇箱梁支架设计

【摘要】在工程实践中，现浇箱梁多采用临时支架来支撑模板进行施工，工艺也相对比较成熟，但在不少工程的现浇箱梁施工中，也发生了安全事故，造成了较大的损失。因此，现浇箱梁支架的合理设计是保证施工安全的关键，尤其是在施工环境复杂、地质条件较差的大跨径变截面现浇箱梁施工中，需对施工支架进行专门设计。

【关键词】大跨度现浇箱梁;支撑体系;设计与施工

现浇箱梁是桥梁施工中危险性较大的分项工程，现浇支架的合理设计是保证施工安全的关键。结合洪湾枢纽互通跨洪湾涌现浇箱梁跨径大、截面复杂的实际情况，采用了一种钢管贝雷与碗扣支架组合的满堂式支架进行施工，并对支架进行了分析验算。

1、现浇箱梁施工难点

（1）主跨64m现浇连续箱梁，多采用挂篮悬浇的施工工艺，但该工程桥梁的宽度变化较大，无法采用挂篮悬浇法施工。（2）工程条件复杂，淤泥质软土层厚，需在水域深厚软土地质条件下搭设模板支架，支架基础需进行专门设计，施工难度较大。（3）桥梁底部设计为1.6次抛物线变高度截面，常用的梁柱式模板支架难以适应梁底的曲线设计。（4）箱梁自重大，箱梁高度最大达4.0m，对支架承载能力要求高。预应力混凝土结构在预应力施工前，对支架的不均匀沉降较为敏感，易导致混凝土开裂。

2、支架设计与施工

2.1满堂支架布设与施工

2.1.1基础处理

根据支架布设间距以及承载荷载初步计算地基设计承载力，本现浇支架设计地基承载力不小于250kPa，地面铺设10cm厚C20混凝土进行表面封闭，并在周围设置排水沟进行排水，防止雨水渗透地基弱化承载力。

2.1.2碗扣支架搭设

支架搭设要在满足JGJ130-2011、JGJ166-2016、JTG/TF50-2011规范中碗扣支架规定要求下设计、搭设。碗扣立杆底托支撑在10cm×10cm方木上，支架按照设计布设进行搭设时，组装完两层横杆后需从纵横方向检查立杆的垂直度，如有偏差，及时调整，使横杆水平度偏差小于L/400;立杆接长采用对接扣件轴心对接，不允许采用旋转扣件接长。考虑支架的整体稳定性，支架设剪刀撑和斜撑。在纵、横向每5～6排钢管、底板部分和翼板部分支架外侧面布置斜向钢管剪刀撑，剪刀撑与地面的角度控制在45°～60°之间并相互呈之字形连为一个整体。②剪刀撑宜采用通长杆件，当必须接长使用时，宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。支架需往一邊搭设或从中间往两边搭设，不允许从两边往中间合拢;搭设过程中应注意调整整架的垂直度不大于L/500，且不大于10cm。所有立杆均不允许悬空，支架经检查无误后，方可继续搭设。为保持支架稳定，底座和顶托螺旋长度不得大于螺杆和长度1/3，并不大于20cm。搭设前需根据具体标高计算好支架拼装高度，碗扣架搭设完成后在管顶安装顶托。使顶托伸出量一般控制在30cm以内。测量确定四个角点的顶托标高，然后拉线调整其它顶托标高。顶托标高需纵横两个方向都满足要求。

2.2门洞支架设计与施工

2.2.1门洞基础

主干道承载力高，路面为混凝土路面。本现浇门洞基础充分利用此条件，直接在原道路上浇筑14.4m×0.9m×0.7m长条形混凝土基础，基础的中心间距为11m，在条形基础上每个立柱位置预埋4块20cm×20cm×1cm钢板，预埋钢板设置锚固钢筋用于加固。

2.2.2门洞支架搭设

门洞支架采用每边4根φ600×δ8mm钢管作为承重立柱，立柱间距3.6m，高度4.24m，钢管底部焊有一块80cm×80cm×1cm钢板，与基础预埋钢板焊接在一起，并沿四周焊4块三角钢板对底座进行加固;钢管立柱之间采用槽钢十字交叉焊接支撑，钢管顶部开设32cm×16cm槽口，将承重垫梁安放在槽口内并与钢管顶部焊接固定，焊接质量应满足JTG/TF50-2011规定质量要求;垫梁采用双拼2I56工字钢，长17m;在承重梁上对应现浇箱梁腹板位置对应布设4榀贝雷梁，每个翼缘板布设1榀贝雷梁，作为承重主梁，中间4榀间距3.6m，为3片贝雷梁联结而成，承载底腹板荷载;两边为2片贝雷梁联结而成，承载翼缘板荷载，贝雷梁长15m;在贝雷梁上贝雷梁顶部布设横向I25工字钢分布梁，单根分布梁长18m，间距为1m;分布梁上铺设6mm钢板，全封闭底部空间，以保证施工时行车、行人的安全。

3、支架结构分析

3.1碗扣支架分析

荷载计算：混凝土容重26.0kN/m3，模板、支架自重2.0kN/m2，人群及机具荷载1.5kPa，混凝土倾倒荷载2.5kPa，混凝土振捣荷载2.0kPa。由于桥位处河涌水流缓慢，无船只通行，计算中流水压力、流冰压力、船只及漂浮物撞击力忽略不计，风荷载按规范计算。荷载组合系数：（1）强度验算采用基本组合，结构重要性系数取1.0，混凝土及模板支架自重分项系数取1.2，人群及机具荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载等分项系数取1.4，风荷载等分项系数取1.1，组合值系数取0.8;（2）变形验算采用标准组合，混凝土及模板支架自重分项系数取1.0，不计人群及机具荷载、混凝土倾倒荷载、混凝土振捣荷载。按照从上至下的方式，分别验算底模、方木、钢管分布梁的强度及变形，均满足要求。验算碗扣支架的强度及稳定性，腹板位置单根立杆的轴力值为13.7kN～25.9kN，顶底板位置单根立杆的轴力值为21.5kN，翼板位置单根立杆的轴力值为14.7kN，均小于规范单根立杆轴力设计值30kN，碗扣支架强度及稳定性满足要求。

3.2贝雷钢管支架验算

3.2.1强度分析

贝雷钢管支架中，I14a分布梁、2HM588×300型横梁为Q235钢材，[σ]=215MPa，[]=125MPa;单片贝雷梁的容许弯矩[M]=788.2kN·m，容许剪力[Q]=245.2kN。通过软件对承载能力极限状态下的支架进行分析，计算结果如下：I14a分布梁，最大正应力σ=28.1MPa<[σ]=215MPa;最大剪应力=46.7MPa<[]=125MPa。单片贝雷梁，弯矩最大值M=407.4kN·m<[M]=788.2kN·m;最大剪力Q=242.7kN<[Q]=245.2kN。2HM588×300型主横梁，最大正应力σ=97.2MPa<[σ]=215MPa;最大剪应力=32.1MPa<[]=125MPa。根据计算结果可知，支架强度满足要求。

3.2.2刚度分析

支架使用前要进行预压，以消除非弹性变形，因此，支架变形分析时采取弹性计算法。在正常使用极限状态下，通过软件计算贝雷钢管支架的变形，各构件的最大竖向变形（挠度）：I14a分布梁为1.89mm，贝雷梁为15.3mm，主横梁为4.3mm，各构件的最大竖向变形（挠度）均小于规范规定的L/400的限值，故贝雷钢管支架的刚度满足要求。

结语：

在现有路桥施工中经常遇到跨线施工的情况，既要保证安全通行，又要正常施工，通过一例单孔门洞跨径大于10m现浇支架分析验算，来为以后大跨径跨线施工提供参考经验。

参考文献：

[1]建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166-2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2]张东山，光明.现浇箱梁大跨度钢管贝雷与碗扣组合支架设计与分析[J].施工技术，2016，45（17）：76-78.

[3]公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

作者简介：

郭全礼（632123198008087776），青海第六路桥建设有限公司，青海西宁。