某铁路跨公路连续梁支架方案

张义民

摘 要：连续梁满堂红支架施工，是保证施工质量安全的重要环节，尤其是跨越公路、铁路等，既要保证施工，又要保证行车空间和安全，文章根据某已经竣工的工程实际，论述了如何布置支架和受力检算的方法、步骤。

关键词：连续梁；支架；检算

1 工程概况

该连续梁某铁路跨305国道特大桥之一，连续梁部分为31.5m+50m+31.5m三孔一联预应力混凝土结构。

梁部采用单箱单式变截面结构，中支点处梁高3.5m，主跨跨中及边跨端支点梁高2.5m，期间采用二次抛物线过渡连接，箱梁截面型式见图1。

根据施工图要求，连续梁部分的施工方法采用满堂式临时支架作为施工平台，在施工平台上现浇混凝土并完成预应力钢筋张拉工作。

2 支架方案

根据该箱梁的外部几何尺寸，临时支架由钢顶柱和工字钢纵横梁组合而成。中支架顶柱采用旧钢梁弦杆，该弦杆由两根槽钢对口焊接而成，在钢顶柱上搭设工字钢纵横梁，根据所承受荷载的大小和形式的不同，分别采用512、450和370型工字钢。

3 受力检算

3.1 荷载计算

由图1，当梁高H=3.5m时，截面净面积A=7.5m2，则单位长度一期恒载：q1=γ×A=25kN/m3×7.5m2=187.5kN/m，当梁高H=2.5m时，截面净面积A1=4.4m2，则单位长度一期恒载：q1=γ×A=25kN/m3×4.4m2=110kN/m。

施工人员荷载按3kN/m2计，梁部顶宽3.9m，则单位长度施工人员荷载：q2=3×3.9=11.7kN/m；

周转料及小型机机具按2kN/m2计，则周转料和小型机具荷载：q3=2×3.9=7.8kN/m；

以上各项荷载合计：qmax=q1+q2+q3=187.5+11.7+7.8=207kN/m，qmin=q1+q2+q3=110+11.7+7.8=129.5kN/m。

3.2 纵梁计算

由于箱梁底宽B=2.68m，根据工字钢的几何尺寸在2.68m范围内最多可布置6根工字钢，基于此，推算6根工字钢在挠度满足施工刚度1/500时，512工字钢的最大跨度。纵梁受荷载作用如图2，单跨简支梁跨中挠度公式：f=（5qL4）/（n384EI）=L/500

其中：q=qmax=207Kn，E=2.1×105MPa，I=50639cm4，将以上数值代入上式得：

f=（5×207×L4）/（6×384×2.1×108×50639×10-8）=L/500

L=Lmax=7.79m。

图2 纵梁受力简图

由于512工字钢L=13.0m，450工字钢L=12.0m，并且跨305国道保证单车道净宽不小于4.0m，且连续梁桥轴线与305国道中心线夹角50°10′。所以将L值拟为小于6m较为合理，下面我们按L=6m进行检算临时支架。

计算当L=6.0m时所需512工字钢的根数n，公式f=（5qL4）/（n384EI）=L/500，f=（5×207×64）/（n×384×2.1×108×50639×10-8）=L/500，n≥2.7根，根据构造要求，箱梁底面选用4根512工字钢。

3.3 横梁计算

施工平台的横向宽度除满足构造物的几何尺寸外，还考虑了施工时人员机具的位置，所以横向宽度B≥3.9+2×0.5≥4.9m。

拟将顶柱横向布置为三柱式，与桥轴线正交排架钢顶柱间距L=2.5m，横向工字钢长度L≥6.0m与桥轴线斜交排架钢顶柱间距L=3.5m，横梁工字钢长度L=8.0m。

（1）计算横梁外荷载

将横梁简化为一个单跨简支梁，由图1，横梁受集中荷载P。

3.4 钢顶柱计算（截面如图5）

钢顶柱共有三种型式，分别为32a、38和40槽钢对口焊接，顶柱检算以两根32a槽钢对口焊接为例（按小截面顶柱计算）。截面惯性矩计算：Ix=2Ix1=2×7600=15200cm4

Iy=2Iy1+A×（312/2-2.24）2=2×305+48.5×178.49=9267cm4

因为Ix>Iy所以顶柱布设时X轴应横桥向布设。

（1）强度检算

荷载计算：RA=RC=（p/L）（2a+b）=（302/2.5）（2×0.5+0.8）=218kN

RB=（p/L）（2a+b）=（302/2.5）（2×1.2+0.8）=390kN

因为中间顶柱承受左右两跨荷载所以中顶柱承受的竖向荷载R1=2RB=2×390=780kN

（2）强度检算（取最大荷载）

б=RB/Am=780/（48.513×2）=80.5MPa<[б]（可）

（3）总体稳定检算

顶柱最大高度为7.8m，以高度L=8m进行检算

3.5 支架基础

（1）主跨跨越既有305国道，距路面以下4m为淤泥质粉质粘土，国道路基经多年行车后，承载力较高，地基允许承载力可达到150KPa，主跨临时基础采用人工开挖，挖深在1.0～1.5m之间，不扰动软弱下卧层，基础可不作加固处理。两边跨范围内亦存在淤泥质粉质粘土层，该土层承载力较低（б=70KPa），在受水浸泡并受到振动时，呈流塑状态，在淤泥质粉质粘土上覆盖一层粉质粘土，平均层厚2.0m，承载力б0在120KPa-180KPa之间，但由于施工扰动及顺公路方向水渠浸泡，该处地基采用旋喷桩加固以提高承载力改善地层受力状态。根据桥位处地质情况并结合满堂支架现浇砼施工特点，临时支架基础拟采用条形明挖基础，基础材料采用C15砼。

钢顶柱横向间距2.5m和3.5m，拟定基础总高度为1.0m，临时基础底层设一层钢筋网，以抵抗可能出现的拉应力。位于305国道上的基础，为避免过往车辆误撞钢顶柱，在路面以上修建顺公路方向的船形梭头。

（2）基础检算

作用在基础上的荷载为：

∵P1=218kN；P2=781kN；W=25×（1.0×6.4+2.0×7.4）×0.5=265kN

∴N=∑P=218×2+781+265=1482kN，又∵A=7.4×2.0=14.8m2，

∴作用在基礎底上的应力为：σ=N/A=1482/14.8=100.1KPa

每座基础下拟布置旋喷桩14根，间距为1.2m；排距为1.2m；群桩承载力σ=（〔P〕×n）/A=（143.41×14）/14.8=135.7KPa，135.7KPa>100.1KPa

因此，以上布置旋喷桩可以满足地基承载力要求。