国道319线漳州段北港特大桥主桥边跨8#块支架设计计算

贾彦兵

国道319线漳州段北港特大桥主桥边跨8#块支架设计计算

贾彦兵

（宁波交通工程建设集团有限公司，浙江 宁波 315000）

国道319线漳州段北港特大桥边跨现浇梁段施工时，边跨现浇梁段采用钢管支架法施工，支架搭设完成后进行预压，预压以节段重量的120%进行压重，混凝土浇筑向合拢口靠拢，并对梁段高程进行监测，使合拢口高差控制在允许偏差范围内。有限元对边跨支架强度和稳定性进行计算，为边跨保质安全施工提供依据。

连续梁；边跨；现浇支架；安全施工

1 桥梁结构

国道319线漳州段北港特大桥是龙海市的“北大门”，项目建成通车后将进一步完善闽西南协作区干线公路网络，促进龙海市、漳州台商投资区两地交流往来、增进区域合作。主桥为北港特大桥第四联（15#墩～19#墩），起点桩号面连续箱梁，由上、下行分离的两个单箱单室箱型截面组成。箱梁根部高度为350 cm（0#块），跨中高度为200 cm（边跨合拢段7#块），箱梁根部底板厚60 cm，跨中底板厚28 cm，箱梁高度以及箱梁底板厚度按2.0次抛物线变化。

箱梁顶设有2%的横坡，箱梁浇筑分段长度依次为： 11.0 m（0#块）+（6×3.5）m悬浇段（1#～6#块），边、中跨合拢段长均为2 m，边跨现浇段长6.5 m（8#块）。主桥下部结构形式：16#、17#、18#墩为主桥桥墩，墩柱采用等截面矩形薄壁实心墩，截面尺寸700 cm×200 cm，主墩承台厚 3.0 m，基础采用桩径为1.5 m的钻孔灌注桩。

桩基按纵向两排、横向三排布置，每墩共6根桩。15#、19#墩为主、引桥过渡墩，采用等截面矩形薄壁实心墩，截面尺寸为500 cm×170 cm。过渡墩承台厚3.0 m，基础采用4根桩径1.5 m的钻孔灌注桩。

上部结构采用挂篮悬臂施工，边跨7#块搭设现浇支架施工。

北港特大桥边跨结构如图1所示。

2 工程地质

桥位处工程地质如表1所示。

3 边跨现浇段施工方法

3.1 现浇支架

边跨现浇梁段施工时，采用钢管支架法施工。底模为竹胶板拼接而成，底模直接设置在纵肋上（10 cm×10 cm方木，腹板下方间距30 cm，底板下方间距20 cm）；方木下为[20b槽钢钢横梁，间距50 cm；横梁下为贝雷梁；贝雷梁下为双拼36b工字钢横梁；纵梁下为砂箱，高度30 cm；砂箱下为Φ529 mm，壁厚8 mm钢管。

（a）立面 （b）侧面

表1 桥位场地岩土层主要物理力学性质特征表

层序号岩土名称天然重度天然快剪饱和剪切固结系数渗透系数承载力基本容许值桩侧土摩阻力标准值基底摩擦系数饱和抗压强度 γ/（kN/m3）c/kPaΦ/ºc/kPaΦ/ºCV/（cm2/sc）k/（cm/s）fa0/kPaqik/kPaμfr/MPa 1-1素填土18 100 2-2淤泥1556450.63.5×10-860/ 2-3细砂 20 15 5.0×10-512040 2-5粉砂19 18 155.05.5×10-610030 3-2粉质黏土19.52018*18126.55.5×10-715035 3-3中砂19.5 20 15 2.5×10-316045 3-4圆砾20 33* 25 8.5×10-2250800.35 3-5卵石21 35 30 6.5×10-13501200.40 3-6粉质黏土20201818158.55.5×10-716035 5-1全风化花岗岩2020302025 300600.35 5-2砂土状强风化花岗岩2125352530 400700.35 5-3碎块状强风化花岗岩222838 7001200.40 5-4中风化花岗岩23 1 500 0.5592.8

3.2 工艺流程

工艺流程为：插打钢管立柱→安装砂箱→安装横梁→安装贝雷梁→安装槽钢→安装方木→铺设底模。

4 支架设计计算

4.1 设计参数

4.1.1 主要材料

混凝土自重＝26 kN/m3；钢材弹性模量＝2.1×105MPa；容许挠度为1/400；Q235强度设计值为钢厚度或直径小于等于16 mm，=215 MPa，V=125 MPa；厚度或直径大于16～40 mm，=205 MPa，V=120 MPa；模板（12 mm竹胶板）、方木（10 cm×10 cm）、[20槽钢、纵梁（321型贝雷梁）、横梁（双拼36b工字钢）、Φ529钢管。

4.1.2 设计荷载

新浇混凝土荷载1=26 kN/m3；模板荷载2=0.55 kN/m2；人群及机具荷载3=2.5 kN/m2；混凝土振捣荷载4=2.0 kN/m2；支架及模板荷载5=3 kN/m2。

4.1.3 荷载组合

箱梁底模荷载组合如表2所示。

表2 设计计算荷载组合如表

结构类别荷载组合 强度计算刚度计算 箱梁底模1.2（q1+q2）+1.4（q3+q4）1.2（q1+q2）

4.2 竹胶板计算

4.2.1 荷载

强=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

刚=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

4.2.2 取1 mm宽板计算

强度荷载=强×0.001=69.36×0.001=69.36×10-3kN/m

刚度荷载=刚×0.001=63.06×0.001=63.06×10-3kN/m

4.2.3 竹胶板材料性质

竹胶板规格A类，65型，厚度为12 mm，间距20 cm。竹胶板干态纵向弹性模量竹=6.5×103 MPa。干态横向弹性模量竹=4.5×103 MPa（按此不利状态计算）。竹胶板干态纵向强度设计值[]竹=80 MPa。干态横向强度设计值[]竹=55 MPa（按此不利状态计算）。

4.2.4 强度计算（按简支梁计算）

4.2.5 刚度计算（按简支梁计算）

最大变形：

4.3 方木计算

4.3.1 荷载

强=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

刚=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

10 cm×10 cm方木间距20 cm，则一根方木计算荷载如下所示：强=69.36×0.2=13.87 kN/m，刚=63.06×0.2=12.61 kN/m。

4.3.2 10 cm×10 cm方木材料性质

木材选用针叶类木材，如油松、新疆落叶松、云南松、马尾松，其材料性质分别如下。

4.3.3 强度计算（按简支梁计算）

4.3.4 刚度计算（按简支梁计算）

最大变形：

4.4 [20槽钢计算

4.4.1 荷载

强=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

刚=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

[20槽钢间距50 cm，一根槽钢计算荷载如下：

强=69.36×0.5×0.3=10.4 kN/m

刚=63.06×0.6×0.3=9.5 kN/m

4.4.2 [20槽钢材料性质

=32.83 cm2，=143.6 cm4，=25.88 cm3。

4.4.3 强度计算（三跨连续梁）

槽钢弯矩如图2所示。

=133.4×0.01=1.334 kN/m2

4.4.4 刚度计算

槽钢挠度如图3所示。

最大变形=0.26 mm（满足）

4.5 纵梁（贝雷梁）计算

4.5.1 荷载

强=1.2×（2.0×26+0.55）+1.4×（2.5+2.0）=69.36 kN/m2

刚=1.2×（2.0×26+0.55）=63.06 kN/m2

贝雷梁间距45 cm，一片贝雷梁计算荷载如下：

强=69.36×0.45=31.2 kN/m

刚=63.06×0.45=28.4 kN/m

根据计算得出：1=98 kN，2=70.5 kN。

图2 槽钢弯矩图

图3 槽钢挠度图

4.5.2 贝雷梁材料性质

查标准321型贝雷梁资料，可以得出容许内力[]= 788.2 kN/m。

4.5.3 强度计算

强度计算结果如图4所示。

max=656 kN/m＜[]=788.2 kN/m（满足）

4.6 横梁计算（双拼36b工字钢）

4.6.1 荷载

横梁计算模型如图5所示。

根据计算得出：

1=65×5=325 kN

2=82.9×5=414.5 kN

图4 强度计算结果

图5 横梁计算模型

4.6.2 双拼36b工字钢材料性质

=167 cm2，=33 060 cm4，=1 818 cm3。

4.6.3 强度计算

横梁强度计算结果如图6所示。

max=52.4 kN/m

4.6.4 刚度计算

横梁刚度计算结果如图7所示。

最大变形4 mm（满足）。

4.7 Φ529钢管计算

4.7.1 计算模型

Φ529钢管计算模型如图8所示。

4.7.2 钢管桩承载力计算

钢管桩轴心受压计算如表3所示。

图6 横梁强度计算结果

图7 横梁刚度计算结果

图8 Φ529钢管计算模型

表3 钢管桩轴心受压计算表

项目参数值 轴力设计值N（压力为正值，拉力为负值）414.50 kN 计算长度l011.000 m 钢管直径d529.0 mm 钢管壁厚t5.0 mm 钢管面积A=π[d2－（d－2t）2]/48 231 mm2 钢管自重γ=0.000 007 85A*9.80.633 2 kN/m 钢管截面惯性矩I=π[d4－（d－2t）4]/64282 529 169 mm4 钢管截面抵抗矩W=I/（d/2）1 068 163 mm3 钢管回转半径i=（I/A）0.5185.27 mm HPB235钢管抗拉强度设计值fbt215 N/mm2 结构重要性系数γ00.90 材料强度附加分项系数γm（考虑锈蚀、弯曲等影响=2）2.00 钢管抗拉承载能力设计值Nbt=Afbt/（γ0γm） 长细比λ=l0/i59 稳定系数φ[查建筑施工手册第四版表5-18得]0.819 钢管抗压承载能力设计值[Nc]=φAfbt/（γ0γm）（稳定性）804.86 kN 钢管抗压承载能力设计值[Nc]=N/A（强度性）50.36 MPa 计算结论安全（194%）

4.7.3 钢管桩入土深度、贯入度计算（略）

根据以上公式得出，钢管桩（桩端位于圆砺层）穿过细砂层单桩承载力即可满足要求；钢管入土深度为11.2 m+ 2.6 m+0.5 m=14.3 m，贯入度为最后1 min不大于2 cm即可满足要求。

5 结语

国道319线漳州段北港特大桥边跨现浇梁段施工采用钢管支架法施工，用有限元对边跨支架强度和稳定性进行计算，为边跨保质安全施工提供科学依据。施工过程中，支架搭设完成后进行预压，预压以节段重量的120%进行压重；同时对梁段高程进行监测，使合拢口高差控制在允许偏差范围内，保证桥梁成桥桥面线形及受力状态符合设计要求。目前工程已建成，质量良好。成桥照片如图9所示。

图9 成桥照片

［1］韩廷洪.永川长江大桥PK混凝土箱梁现浇支架设计与施工［J］.公路，2013（4）：56-60.

［2］黄显宇.武汉二七长江大桥边跨混凝土主梁施工关键技术［J］.桥梁建设，2011（6）：1-4.

［3］余定军.三峡库区滑坡地带桥梁高支架现浇施工技术［J］.铁道标准设计，2008（1）：64-66.

［4］张喜刚，鲍卫刚，赵君黎，等.JTG D63—2007 公路桥涵地基与基础设计规范［S］.北京：人民交通出版社，2007.

U445.4

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.003

2095－6835（2019）22－0010－04

贾彦兵（1979—），男，浙江宁波人，本科，高级工程师，从事交通建设工程施工管理工作。

〔编辑：严丽琴〕