支架模板及贝雷梁在互通立交桥施工中的力学验算及应用

方碧滨

厦门市公路养护绿化设施维护中心（361000）

支架模板及贝雷梁在互通立交桥施工中的力学验算及应用

方碧滨

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针对国道上最常见的跨线互通立交桥，桥梁上部结构采用搭设满堂支架模板结合贝雷梁的现浇工艺进行施工，同时在上部箱梁混凝土浇筑过程中，对支架模板及贝雷梁在互通立交桥施工中的力学验算进行分析。

互通立交桥；现浇工艺；支架模板；贝雷梁；力学验算

1 工程概况

坂头跨线互通立交位于厦门市集美区，作为国道324（凤南-角美段）改线工程的一项控制性工程,全桥总造价约4 000万元，全桥主线长1 195.6 m，主线设置(2×30+40+3×30)m预应力混凝土连续箱梁桥上跨旧国道324线，箱梁（单箱双室）高度190 cm。桥梁主线设计时速80 km/h，公路等级：公路一级，桥涵汽车荷载等级：公路－Ⅰ级。上部结构现浇箱梁施工采用碗扣式满堂支架及钢管柱贝雷梁支架进行施工。其中第1、2、4、5、6跨采用满堂碗扣支架，跨旧国道324线第3跨采用40 m钢管贝雷梁支架。

2 模板支架受力验算分析

根据施工方案，箱梁模板采用12 mm厚竹胶板，现分别针对箱梁标准截面处、箱梁横梁处及侧模板处三处最不利位置的竹胶板、纵向方木及横向方木进行相关荷载验算，确保施工过程中安全。因混凝土以均布荷载形式作用于模板上，故竹胶板及方木所承受的荷载计算简图如图1所示。

图1 箱梁模板验算简图

相应计算强度、刚度及剪力验算公式为：

根据方木的不同朝向及搭接间距，可以得到不同位置下的计算宽度l（单位：mm），模板可取1 mm宽度作为计算单元，根据表1计算荷载组合，公式（1）、（2）、（3），以及表1不同位置下模板的力学性质，可得到模板及支架力学计算结果，列于表2中，并与表1中设计值进行对比，校验支架模板及方木是否满足荷载要求。

因箱梁侧模采用的斜撑钢管与满堂支架采用的碗扣钢管均为Φ48×3.5 mm型号钢管，并同时混入少量Φ48×3 mm钢管，钢管支撑系统以Φ48×3 mm为不利条件进行验算。侧模斜撑钢管稳定性验算公式为：

式中，N——钢管所受轴力，φ——整体稳定性系数，可根据长细比查《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）求得为0.75，A——钢管截面面积，σ［］——强度设计值(单位：MPa)。

满堂支架碗扣钢管在考虑风荷载的情况下，稳定性验算公式为：

表1 模板支架不同位置处相关力学性质

表2 模板支架不同位置处的力学验算结果

3 贝雷梁受力验算分析

桥梁主跨的贝雷梁的组成结构包括分配小横梁、贝雷纵梁及主横梁，其中分配小横梁及贝雷纵梁采用[18b槽钢拼接而成，主横梁采用双拼I45a型钢制成，贝雷梁各组成结构的力学性质。

根据施工方案，因贝雷架主梁直接搭在钢管柱上，主要承受集中力荷载作用，经电算分析可得贝雷梁主梁承受最大弯矩M=165.35 kN·m，最大剪力Q=422.2 kN，因主横梁采用双拼工字钢，单根I45a工字钢承受的最大弯矩M1=82.65 kN·m，最大剪力Q1=211.1 kN。根据钢材的受力间距，可以得到不同位置下的计算宽度l（单位：mm），根据公式（1）、（2）、（3），以及贝雷梁不同位置下钢材的力学性质，可得到贝雷梁的计算结果，校验贝雷梁否满足荷载要求。

图2 贝雷梁主梁受力简图

经验算结果分析，可知满堂架碗扣钢管搭设满足结构力学要求。

4 贝雷架钢管立柱地基承载力验算

按照地基处理的方案，钢管柱基础采用C20混凝土扩大基础，基础长3 m,宽2.5 m，厚0.4 m，钢管立柱所承受的柱顶最大支点反力为593.8 kN，则双排钢管柱承受最大轴向压力为593.81×2=1 187.6 kN，基础自重2 600×3×2.5×0.4×10=78 kN，则地基承载力经计算：

式中，F——上部钢管支架处的荷载，K——应力调整系数，根据JGJ 300—2013此处取1.0，A——基础地面计算面积。

经处理后的地基承载力为200 kPa，大于168.75 kPa，可知贝雷梁钢管立柱处地基承载力满足要求。

5 结语

本项目采用满堂支架+贝雷梁的现浇箱梁方案,大大缩短了立交桥上部结构的施工工期（约30 d），确保了工程质量，节约了成本，经济效益明显，同时满堂支架及贝雷梁材料可以重复利用,操作灵活，支架及贝雷梁体系受力可经结构力学验算确定荷载，确保了施工过程的安全。坂头跨线互通立交全桥已顺利施工完成，证实了模板、支架及贝雷梁各项参数验算的合理正确。

[1]陈宝春,陈友杰.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社, 2013,10.

[2]贾丽霞.满堂支架现浇梁施工技术[J].山西建筑,2010,36 (32)：139-141.