贵阳市东站路道路工程主线桥墩梁式SPS支架系统设计研究

王 伟

中铁五局建筑工程公司

贵阳市东站路道路工程主线桥墩梁式SPS支架系统设计研究

王 伟

中铁五局建筑工程公司

贵阳市东站路道路工程主线桥箱梁为预应力混凝土结构，单箱三室截面，梁高1.8m，顶宽18m，底宽12.1m，部分墩柱高达40m。对于较大荷载和高墩工况，普通满堂支架方案安全性较低；同时本项目工期紧张，施工周期也难以满足工期要求。SPS支架系统单根立杆承载能力大、结构简单，模块式组装速度快、安全性高，故采用该系统。实践证明该系统是成功的。

大体积箱梁现浇；40m高墩；SPS支架系统；模块式组装；结构设计及验算

1 工程概况

贵阳市东站路道路工程主线桥箱梁为C50预应力混凝土结构，单箱三室断面，边腹板斜置，斜度4:1.全桥采用等高度截面，截面高度1.8m，顶板、底板均设置双向1.5%的横坡。箱梁顶宽18米，底宽12.104m，跨中处顶板厚度30cm，底板厚度为25cm，腹板宽度为50cm；端部顶板厚度60cm，底板厚度50cm，腹板厚度100cm。箱梁采用双向预应力（纵向及横梁）。主梁与桥墩采用墩梁固结，形成刚构体系。第19联为3×33m，箱梁底距离地面最大高度为44m，最底为39.5m；第20联为3×31m，箱梁底距离地面最大高度为42.5m，最底为33.0m。施工采用落地式支架现浇，部分支架搭设高度达到40m。

工程总工期仅8个月，任务大，工期紧，安全风险高，确保现浇箱梁安全、按期完成是项目的重点。对此，支架高度达38m以上的采用墩梁式SPS支架系统结构，即：贝雷片+工字钢分配梁+SPS支架。

2 SPS支架系统概况

2.1 SPS支架系统介绍

图1 SPS支架结构示意图

2.2 SPS支架系统特点

(1)本系统单根立杆承载能力大，根据荷载试验单根立杆承载69.15t，安全荷载34.5t（安全系数2.0），安全荷载27.6t(安全系数2.5)。(2)SPS脚手架系统采用模块式组装方式进行搭设，操作简单，搭设速度快。产品设计有天托、地托，方便根据地面条件、顶部搭设高度要求进行精确调节。(3)立杆上每隔60cm有横撑架安装位置，根据荷载大小方便快速进行横撑架安装。

3 本项目支架结构方案设计

根据本项目施工现场情况，确定选取新型的SPS支撑系统进行设计，根据最不利原则，支架高度按同宽度的支架最高处考虑来进行计算。支撑系统由下自上依次为：SPS支撑架+I25a工字钢+I45a工字钢+贝雷梁+双U型钢+底模系统。纵向设置4组SPS支架，靠近墩柱的支架与墩柱连接以加固；中间两组支架连接并设缆风绳以增加稳定性。支架底设置混凝土条形基础，基础浇筑前压实基层基础，满足承载力要求。

本项目支架结构方案设计立面图见图2。

图2 墩梁式SPS支架方案立面图

4 计算分析

4.1 设计主要荷载和设计条件

4.1.1 结构自重

(1)材料及截面。横撑支架（2.4m）：方钢管，50mm×50mm，壁厚4.0mm，Q345钢；标准立杆（3.0m）：圆钢管，直径133mm，壁厚5.6mm，Q345钢；横撑架斜杆：圆钢管，直径48.3mm，壁厚3.2mm，Q235钢。(2)模板以及主梁自重。模板重量按0.7kN/m2计；桥梁主梁支座处截面积为12.03m2，桥梁主梁跨中处截面积为24.76m2，混凝土容重按照26 kN/m3计。

4.2.2 施工活荷载

施工活荷载取3.0kN/m2。

4.2.3 风荷载

风荷载基本风压按0.4kPa取值，地面粗糙度类型为B类型。风荷载主要包含X方向和Y方向(即横桥向和顺桥向两个方向)，每个方向又分为正向风荷载和负向风荷载。

4.2.4 设计荷载组合

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）要求，当验算构件强度和变形时需要考虑永久荷载和施工荷载作用，其中永久荷载的组合分项系数为1.2；当不考虑风的侧向作用时，施工荷载组合分项系数为1.4；当考虑风荷载的侧向作用时，应考虑0.9的折减系数。主要荷载组合工况见表1所示。

表1 荷载组合列表

4.2 有限元建模

本计算采用有限元结构分析软件SAP2000对该支架系统进行分析。

4.2.1 SPS脚手架系统

SPS脚手架系统主要是通过模块的单元进行组装并最终形成整体，一跨SPS脚手架系统模型的等轴视图见图3。

图3 跨SPS脚手架系统模型等轴视图

4.2.2 贝雷梁

贝雷梁亦采用模块的单元进行组装并最终形成整体，一跨贝雷梁模型的等轴视图见图4所示。

图4 跨贝雷梁整体模型等轴视图

4.3 计算结果

通过计算分析各个工况下的受力，并按照对应的规范进行对应的组合，根据组合的内力结构进行构件的设计，设计结果表明该SPS系统满足规范要求的强度和稳定性的要求，以其中一榀SPS脚手架系统为例，图5给出了该榀SPS脚手架系统设计对应的应力比，从颜色的直观图可以看出应力比均小于1.0，满足规范的要求，该结构是安全的。

图5 SPS脚手架系统其中一榀设计结果

5 结语

贵阳市东站路道路工程主线桥在上部荷载大、下部墩高达40m的情况下采用了墩梁式SPS支架系统方案，该系统采用模块式组装方式进行搭设，操作简单，不但可以减少大量支架的搭设，并且极大的提高了支撑系统的安全性。目前，该桥已竣工通车，运营情况良好。实践证明，墩梁式SPS支架系统支撑方案具有安全可靠、简单易行等优点，可以为类似工程的施工提供参考。

[1]中交公路规划设计院有限公司贵阳市东站道路工程桥梁工程设计图册[Z].北京:2012．

[2]Q671—2009.大力神DURALOK脚手架企业标准[S].

[3]JGJ 130—2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[4]GB 50017—2003.钢结构设计规范[S].

[5]GB 5009—2001.建筑结构荷载规范[S].

The upper box girder of main bridge in Guiyang east station road is a prestressed concrete structure,The box girder in⁃cludes a single box and three sections,the section height is 1.8m.The upper width of box girder is 18 m,The bottom width is 12.1 m,Some of the piers are reach 40m.Useing the general full scaffolding not only lower safety of the construction,but also the installtion speed is difficult to meet the construction requirements.SPS scaf⁃folding system possess more vertical bearing capacity,and it is sim⁃ple structure,modular assembly,easy to install,with more safety.The practice prove that the support system is successful.

big volume box girder casting；40m high piers；SPS scaffolding system；modular assembly；Structure design and cal⁃culation