敦格铁路鱼卡立交特大桥连续梁施工支架设计

芦 巍

（中铁二十一局集团，甘肃兰州 730000）

1 工程简介

敦格铁路鱼卡立交特大桥为跨越新旧国道而设，桥梁地处戈壁区域，地势较为平坦，地表主要为粗砂及碎石，桥梁起讫里程为DIK399+084.38～DIK399+970.5。孔跨结构为3-32m+2-24m+2-32m+3-24m+1-32m+（48+80+80+48）m连续梁 +9-32m，本桥位于R=1 600 m缓和曲线和直线上，连续梁位于直线上。敦格铁路鱼卡立交特大桥主桥上部结构采用48 m+2×80 m+48 m变高度变截面预应力混凝土连续梁，全联长257.5 m，鱼卡立交特大桥与215国道斜交角度为50°，与215国道交叉中心里程为DK399+541.7。连续梁梁截面为单箱单室，边支点及跨中梁高3.7 m，中支点梁高6.2 m，梁底变化段采用二次抛物线。箱梁顶宽7.5m，底宽4.5 m，顶板厚0.35～0.40 m，底板厚0.40～1.0 m，腹板厚0.50～0.70 m，支座中心横向间距3.6 m，全联在中心和边支点处设置四道横隔板，横隔板均设置过人洞，中横隔板厚2.5 m，边横隔板厚1.5m。桥面横坡为双向2%，梁体采用C50钢筋混凝土，桥面及附属均采用C35钢筋混凝土。连续梁预应力体系采用纵、横两向预应力。预应力采用GB/T5224—2003预应力钢绞线，锚固体系采用自锚式拉丝体系，锚具应符合《铁路工程预应力筋用夹片式锚具、夹具和连接器技术条件》（TB/T3193—2008），张拉采用与之配套的机具设备。管道形成采用镀锌金属波纹管成孔，金属波纹管应符合《预应力混凝土用金属波纹管》JG225—2007要求。全桥共分4个梁段，中支点处A0号梁段长度10.0 m，A1段梁段长5.0 m，中跨A2号梁段长度25.0 m，边跨A3号梁段长度21.05 m，中边跨合拢段A4号梁段长度1.5m。梁段施工顺序为，先进行A0段施工，在进行 A1、A2、A3、A4 节段施工，最后进行 A4合拢段施工。48m+2×80m+48m连续梁采用满堂支架现浇法施工，中跨设钢棚架防护。连续梁支撑体系采用碗扣式钢管脚手架，并在公路上下设钢棚架留出行车通道。底模采用光面竹胶板，侧模采用定型钢模板，混凝土供应由搅拌站统一拌合，混凝土罐车运输，利用混凝土泵车泵送浇注成型。连续梁施工采用等节奏流水作业方式进行施工[1-4]。

2 支架施工方案[5-10]

2.1 地基处理

为确保满堂支架施工安全，基础必须进行处理。结合工程实际情况，基础处理分两部分进行。边跨碗扣支架基础挖去上层浮土，夯实并检测地基承载力大于150 kPa，检测合格后，填二八灰土垫层至原地面，整平压实后浇注30 cm厚C20混凝土垫层。基础的地基承载能力不小于150 kPa。为保证施工期内排水畅通，地基四周设置20 cm×20 cm排水沟。

2.2 支架搭设

支架采用Φ48×3.5mm碗扣式钢管支架，支架的步距为1.2 m，支架顶及底均采用Φ48×3.5 mm钢管配天地托，以便调整支架高度和增强支架稳定性。顶托上设置（即梁底）纵横2层方木，纵向方木15 cm×10 cm,横向方木10 cm×10 cm方木，横向方木设置在纵向方木之下。支架纵向每3 m，横向每6排设置一道剪刀撑。天地托丝杆外伸长度不得大于20 cm。

支架搭设原则，为了保证行车畅通，国道在左右两侧各设置一道单向行车门洞，门洞净宽6.0 m，净高5.0 m。门洞部分为支架搭设的重难点，门洞中间支架顺桥向设置7排间距0.3 m的立杆，横向设置49排间距0.6 m的立杆，门洞处支架步距(即支架层距)均为60 cm。支架顶部上托设I32b工字钢作分配梁及支座，门洞横梁用I50b工字钢搭设，沿桥宽方向一个门洞上共布30根。碗扣式支架各部件连接示意见图1，支架横向布置见图2。

图1 碗扣式支架各部件示意图

图2 0#段支架横向布置图

为了保证纵梁上作业人员安全，门洞纵梁I50b工字钢上满铺竹胶板，竹胶板上间隔60 cm一道横向设置14#槽钢，槽钢上再搭设碗扣式支架。要求槽钢凹面朝上，并采取措施保持槽钢的固结并防止槽钢的滑动。另外，在槽钢上设置碗扣式构件时，底托选择在槽钢与工字钢层叠处，以防止由于底托荷载集中而出现工字钢之间部分槽钢负弯，顶托部分的楞木布设与其他部分一致。

在支架前方20 m处设置安全警示牌和限高5.0 m的限高架。西侧机动通道可充分利用既有跨G215国道大桥限高5.0 m的警示牌，不再设置限高架，限高警示牌达到鲜艳醒目，夜间有反光效果。

2.3 支架预拱度

在支架上浇筑连续梁时，在施工中和预压卸载后，支架要发生一定的下沉和挠度，为保证支架在卸载后上部结构各部位标高能达到设计要求，在支架、模板施工时设置预拱度。预拱度设置从以下几个方面考虑：

（1）有结构自重及活载一半所引起的弹性扰度；

（2）支架承载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；

（3）支架承受施工荷载引起的弹性变形；

（4）支架基础在承载后的非弹性沉陷；

（5）超静定结构由混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的扰度。

2.4 底模安装

底模铺设与支架搭设一样，全联一次铺设完成。底模采用18 mm厚光面竹胶板。

在满堂支架每根钢管立柱顶部安装顶托，挂线调整到现场技术交底给定的高程后在托座上安装10 cm×15 cm的横向枋木，最后在枋木上按间距30 cm铺10 cm×10 cm的纵向枋木，最后在纵向枋木上满铺δ15 mm的光面竹胶板，注意竹胶板板缝之间必须采用双面胶密贴，同时板与板的接缝必须位于纵向枋木顶面上，否则应对纵向枋木的间距进行适当调整。

底模板必须进行配板作业，不允许出现板缝错乱，中间夹小块板及出现不均匀板块，要求做到板缝横平竖直、无错台错缝，板缝匀称；模板不漏浆、不变形，竹胶板用钉子固定在枋木上，模板有足够的刚度、稳定性。

3 支架设计

3.1 荷载计算

以0#块计算为例（见图3）

图3 梁体荷载计算图（单位：cm）

（1）梁体自重：

结构自重在梁腹板部分产生的荷载集度：q=128.6 kN/m2；

结构自重在梁底板部分产生的荷载集度：q=43.79 kN/m2；

结构自重在梁翼板部分产生的荷载集度：q=8.91 kN/m2；

（2）模板及支架荷载：q=1.0 kN/m2；

（3）设备及人工荷载：q=3.0 kN/m2；

（4）混凝土浇注冲击荷载：q=2.5 kN/m2；

（5）混凝土浇注振捣荷载：q=2.5 kN/m2。

通过计算得：

腹板下荷载合计：q=148.6 kN/m2；

底板下荷载合计：q=55.1 kN/m2；

翼缘板下荷载合计：q=18.09 kN/m2。

3.2 立杆检算

（1）A0#梁段腹板下立杆

碗扣立杆分布60 cm（纵向）×30 cm（横向），横杆层距(即立杆步距)120 cm。

则腹板下单根立杆承受的荷载为：148.6×0.6×0.3=26.7 kN；

则立杆应力为：

σ=N/A=26.7/489/10-6=54.6×103kPa=54.6 MPa＜0.744φ[α]×145=107.9 MPa，腹板下立杆强度及稳定满足要求。

（2）A0#梁段底板下立杆

碗扣立杆分布60 cm（纵向）×90 cm（横向），横杆层距(即立杆步距)120 cm。则底板下单根立杆承受的荷载为：55.1×0.6×0.9=29.8 kN；

σ=N/A=29.8/489/10-6=60.9×103kPa=60.9MPa＜φ[α]=0.744×145=107.9MPa，则底板下立杆强度及稳定满足要求。

（3）A0#梁段翼缘板下立杆

碗扣立杆分布120 cm（纵向）×120 cm（横向），横杆层距(即立杆步距)120 cm。则底板下单根立杆承受的荷载为：18.09×1.2×1.2=26.1 kN；

σ=N/A=26.1/489/10-6=53.4×103kPa=53.4MPa＜φ[α]=0.744×145=107.9 MPa，则底板下立杆强度及稳定满足要求。

同理可得，A1#、A2#、A3#、A4#梁段的碗扣支架间距，各梁段碗扣支架间距见表1。

表1 各梁段碗扣支架间距及受力

3.3 门洞纵梁检算

新G215国道与鱼卡立交特大桥成50°夹角，为保证省道车辆的畅通，在国道上设左右双门洞，门洞净宽6.0 m，净高5.0 m的行车道门洞，门洞采用满堂红支架施工。设置7排Φ48×3.5 mm WJ碗扣钢管，垂直桥向间距为30 cm，沿门洞方向间距为60 cm，每排碗扣钢管摆放横梁（与门洞方向一致），门洞纵梁（垂直门洞）采用I50b工字钢,计算跨径为8.1 m。为了防止车辆碰撞支架而发生事故，门洞两侧碗扣式构件底部在原有的沥青混凝土路面上增加浇筑60 cm厚的C20混凝土条形基础，基础宽1.2 m。门洞方向平行于公路，门洞顺马路方向长15.0 m，宽6.0 m。满足一般车辆慢速平行通过，但决不满足净高超过5.0 m的车辆通过。鱼卡立交特大桥门洞平面布置见图4。

图4 鱼卡立交特大桥门洞平面布置图

3.3.1 纵梁荷载合理力学图式

根据支架的结构形式，在施工过程中支架的受力形态是组合式，考虑最不利荷载（腹板最大处），且现浇箱梁与门洞斜交，故取斜截面进行分析，计算得该桥门洞荷载分布计算力学模式见图5。

3.3.2 纵梁间距计算

桥门洞纵梁（垂直门洞）采用I50b工字钢,计算跨径为8.1 m，由有限元软件Midas/Civil 2014计算得：单宽荷载作用下I50b工字钢纵梁的最大弯矩为450.6 kN·m，则纵梁间距可由下式计算：

图5 门洞荷载分布计算力学模式（单位：kN/m2）

得：x＜0.603 m，综合考虑取0.6 m。

3.3.3 纵梁内力校核

由计算得到的纵梁间距为0.6m，则纵梁校核荷载力学模式见图6。

图6 纵梁校核荷载力学模式图（单位：kN/m2）

由有限元软件Midas/Civil 2014计算得，在校核荷载作用下纵梁弯矩最大值为270.3 kN·m，剪力最大值为159.9 kN，挠度最大值为0.019 m，则：

因此在纵梁校核荷载作用下，纵梁强度、抗剪强度刚度均满足要求。

4 结语

根据上述验算结果最终确定了支架的施工方案,将鱼卡立交特大连续梁桥的荷载通过碗扣支架和型钢门洞传递到地基上,其支架的强度、刚度和稳定性均大于设计标准，保证了后续现浇梁的顺利施工。结合施工实践及其它各方面条件，此支架方案具有结构简单、施工方法简便、施工速度快和经济适用等特点。为以后同类桥型的施工提供参考。

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