现浇箱梁支架施工设计

魏炳富

(厦门市交通基本建设工程质量监督检测站，福建 厦门 361000)

1 概述

某工程 H匝道桥位于排洪渠下游旁，桥梁长为 93m，全桥为一联（18+34+18+23），梁高1.8m，均采用现浇预应力钢筋砼连续箱梁。为等宽箱梁，桥宽11.5m，箱梁截面采用单箱双室截面。采用钢管柱+贝雷桁架施工方法进行施工，底模板均采用12mm竹胶板。

2 钢管贝雷支架布置及架设

2.1 H匝道桥（梁高1.8米）钢管贝雷支架布置

（1）临时支墩

中间钢管墩为双排12根，墩台旁钢管墩为单排6根φ＝630mm，δ＝8mm钢管组成，水中钢管墩采用dz90a型号激振力为486KN振动锤进行插打钢管。陆地路段桥台位置不设钢管墩，采用浇筑120cm(宽)×50cm（高）×12 m（长）C25钢筋砼基础，基础面再铺2cm厚钢板，贝雷梁直接架设在基础面钢板上。

（2）支架纵梁

用贝雷片拼成支架纵梁，两排一组，贝雷纵梁跨度为12m，每跨由6组12排贝雷纵梁简支布置。

3 钢管贝雷梁支架计算

3.1 现浇梁支架设计所用的主要材料介绍

（1）贝雷片的几何特性

单片贝雷片的长度和高度为300cm×150cm；

单片贝雷片的重量为270kg；

单片贝雷片抗弯刚度：W＝3578.5cm3；

单片贝雷片惯性矩：I=250497.2cm4。

（2）贝雷片的容许内力

单片贝雷片强度设计值按照《装配式钢桥多用途使用手册》取值如下：

16Mn钢弹性模量 E=2.1×105MPa；容许应力弯曲应力[σ]=273MPa；剪应力[τ]=208MPa；

贝雷梁片允许弯矩[M]=788.2 kN·m；允许剪力[Q]=245.2kN。

（3）钢管桩：φ630mm，δ＝8mm。

（4）型钢材料的力学几何性质

本现浇梁侧模支架设计使用的型钢均为热轧普通工字钢或热轧普通槽钢及碗扣式钢管支架，材质均为A3钢。

（5）热轧普通工字钢截面特征表如表3.1所示

表3.1 工字钢截面特征表

（6）木材的力学几何性质根据《木结构设计规范》可知：[σw]＝12 MPa；[τw]＝1.9 MPa；E＝9×103MPa。

3.2 H匝道桥受力验算

选择H匝道桥跨度最大的第二跨34米跨等截面箱梁支架进行计算，根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)主要考虑以下荷载：

（1）荷载计算

①新浇筑混凝土的自重

H匝道桥现浇箱梁一联C50砼的数量是768.56m3，故根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)附录D钢筋混凝土的容重采用26kN/m3。

故箱梁每延米的自重为q1＝768.56×26/93＝214.87kN/m

②模板自重：本桥现浇箱梁采用木模板，在工地自行加工，自重 0.75×11.5=8.625kN/m。

③支架自重：11.4kN/m

④施工人员和施工料具等荷载：

每延米q＝2.5 kN/m×11.5=28.75kN/m

⑤振捣混凝土时产生荷载：每延米q＝2.0kN/m×11.5=23kN/m

根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6条验算支架强度时采用①～⑤荷载组合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m

根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6条验算支架挠度时采用①～③荷载组合：（214.87+8.625+34.2）×1.2=281.87kN/m

（2）承重梁(下木楞)受力分析

跨中底板承重梁选用120×150mm方木,横桥向间距为100cm之间,纵向间距为90cm；箱梁梁端位置及箱梁腹板位置承重梁选用120×150mm方木,横桥向间距为100cm，纵向间距为60cm。

（3）跨中底板

按箱梁跨中底板位置的荷载进行计算，

计算模式：按跨径为100cm的三跨连续梁进行计算

q=21.86×1=21.86KN/m

120×150方木技术参数如下：

E=9×103MPa,[σ]=12MPa

a、强度验算

弯矩M和应力σ：

查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁弯距系数Km=0.1

弯矩M和应力σ：

M＝KmqL2=0.1×21.86×1²=2.186KN.m

σ=2.186/(4.5×10-4)/1000=4.86MPa＜[σ]=12MPa 强度满足要求

b、刚度验算

查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁挠度系数Kω=0.677

=0.677×20.52×0.94/[100×9×106×(3.375×10-5)]

=0.48×10-3m ＜L/400=0.9/400=2.25×10-3m 刚度满足要求

（4）梁端底板及箱梁腹板

计算模式：按跨径为60cm的三跨连续梁进行计算：

q=63.36×0.6=38.02KN/m

弯矩M和应力σ：

查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁弯距系数Km=0.1

M＝KmqL2=0.1×38.02×0.62=1.37 KN.m

σ强度满足要求

b、刚度验算

查“荷载与结构静力计算表”得三跨连续梁挠度系数Kω=0.677

=0.677×38.02×0.64/[100×9×106×(3.375×10-5)]

=0.11×10-3m＜L/400=0.6 /400=1.5×10-3m 刚度满足要求

（5）贝雷纵梁强度验算

12m跨横向布置12排贝雷纵梁，作用在每片贝雷纵梁上的荷载按均布荷载计算，考虑1.2不均匀分布系数，每排贝雷纵梁的最不利荷载组合为：

q=(354.32kN/m)/12×1.2=35.43kN/m

贝雷纵梁的最大弯矩：

＝637.74kN.m＜[M]=788.2 kN.m满足要求

贝雷纵梁最大剪力：

＝212.58kN（发生在两端的支撑处）

＜[Q]=245kN。（单片贝雷的允许剪力）满足要求

（6）挠度（刚度）较核

验算贝雷梁的挠度时荷载取q=281.87kN/m，

贝雷纵梁最大挠度：

fmax＜[f](满足规范要求)

（7）钢管支墩受力验算

根据《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)第5.2.6条验算支架强度时采用①～⑤荷载组合：（214.87+8.625+11.4）×1.2+（28.75+23）×1.4=354.32kN/m

由横梁受力计算得在支墩顶产生压力，其荷载值为：354.32×（12/2+2）=2834.56kN

单根钢管桩承受的最大竖向荷载（考虑1.2的不均匀分布系数）：

①强度验算

单根φ630mm，δ＝8mm钢管截面承受的允许压力[N]

[N]＝（2πR·δ·[σ]）

＝2×3.14159×0.315×0.008×140000

＝2216.88kN

Pmax=566.9kN ＜ [N](满足要求)

②稳定性较核

φ630mm，δ＝8mm的钢管桩力学几何性质

钢管桩一端固定另一端自由条件下计算钢管桩稳定容许应力

φ——压杆稳定系数，与压杆柔度系数λ计算得出；

φ＝1.02-0.55((46+20)/100)2=0.78

按一端固定另一端自由条件下计算钢管稳定容许应力，最大自由长度为定性L＝8.0m，则钢管稳定容许应力：

[σ]ω＝φ[σ]＝0.78×140=109.9MPa

式中：[σ]——压杆材料的容许应力，钢管[σ]＝140MPa。

单根钢管的稳定容许压力：

[P]＝[σ]ω·A＝109.9×103×0.0156375＝1718.56kN

Pmax=566.9kN＜[P]（满足要求）

由以上计算可知，钢管桩承载力小于56.7t，故本次钢管桩承载力设计值按照57t控制。

3.3 桥台条形基础竖向承载力计算

陆地上浇筑C25钢筋砼条形基础，作为横向支撑贝雷梁传递荷载。钢筋砼条形基础50cm×150cm×12米，上铺2cm厚A3钢板进行应力扩散,

地基承载力验算

K----安全系数，取为1.2

P=1.2×2834.56/32.5=104.7KN/m2

所以只要地基满足支架承载力满足(大于 104.7Kpa),就可满足要求，原有原状土地基承载力完全能满足要求。

4 结语

鉴于城市交通的快速发展，桥梁结构因能提升交通能力并且有少占用地资源的优势而在城市建设中越来越多的使用，为此，根据设计图纸及现场实际，进行详细的支架设计计算是十分必要的。为确保方案科学、可行，应于方案实施前，通过组织专家进行专项方案论证，施工过程应严格按照批准的设计方案组织实施。该桥的支架方案设计通过实际的施工情况来看，结果均达到预期的要求。