现浇桥梁盖梁支架施工设计研究

刘兆军

（中铁二十四局集团有限公司，上海 200071）

0 引言

“十四五”规划以来，我国公路和城市建设规模不断发展，现已经处于世界领先水平。目前我国城市建设中城市智慧快速路正在高速发展，城市智慧快速路建设中无论采用预制拼装还是传统的现浇，都离不开支撑体系，而支撑体系在工程建设中起到至关重要的作用，支撑体系的安全是工程建设中安全重要的一环。为了工程建设中支撑体系安全得以保障，大量学者对工程建设中支撑体系的计算进行了相关研究，并开发了相应的计算软件；同时，《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）[1]、《建筑施工临时支撑结构技术规范》（JGJ 300—2013）[2]和《路桥施工计算手册》对地基承载力和支撑体系安全性、稳定性做了相应的规定。

目前，对现浇盖梁支撑体系的设计主要是根据结构的特点和工程环境直接设计支撑体系，根据施工经验对支撑体系设计好后进行验收，在施工过程中这两种方法比较常用。本文依托绍兴市越东路及南延段智慧快速路工程Ⅱ标段上跨萧甬铁路工程现浇盖梁支撑体系作为背景，研究现浇盖梁支撑设计。

1 工程概况

1.1 项目概述

绍兴市越东路及南延段智慧快速路工程Ⅱ标段上跨萧甬铁路工程位于浙江省绍兴市越城区，北起前赵大桥交叉口，南至人民东路交叉口，高架桩号范围K14+685.844—K16+278，总长1.59km。工程范围内高架上跨现状萧甬铁路、现状大帝山立交，在人民东路交叉口北侧设一对平行上下匝道。

工程范围内盖梁为现浇预应力混凝土盖梁，主要有主线桥跨墩门式盖梁、单墩双柱GL1 型悬臂式盖梁、组合型盖梁及匝道桥单墩单柱GL2 型悬臂式盖梁四种类型，尺寸、跨度不同的非标准型盖梁很多，且设计上跨既有道路、水中墩、ZX7-ZX8#墩临近营业线，受防洪、道路通行、地形等影响，支架设计施工难度大。新建陆上墩大部分位于既有二环东路上，考虑道路交通影响，支架采用钢管作为支撑柱，采用HN700mm×300mm 的型钢作为主梁，设置门洞式支架，本文以组合型支撑体系为研究对象。现浇盖梁代表尺寸类型及支架统计详见表1。

表1 现浇盖梁代表尺寸类型及支架统计表

1.2 工程地质

拟建场地属萧绍滨海和沉积平原地貌单元，上部为新近堆积的填土、湖沼和沉积的黏性以及海相沉积的淤泥质软主层，中、下部为冲湖相、河湖相沉积的黏性土层及砂层，下伏基岩为上侏罗系磨石山组（J31）火山碎屑岩，岩性为凝灰岩。

2 现浇盖梁支架结构

2.1 支撑架组成

总体结构采用钢管加工字钢设置门洞式支架。支架整体设置5 排钢管，每排设2 根钢管。支撑柱采用φ325mm、δ12mm 钢管，支撑柱置于桥墩承台、现浇混凝土基础上。支撑柱顶主梁采用HN700mm×300mm 的型钢。主梁上采用I25a 工字钢作为分配梁，长4.0m，间距50cm。

2.2 现浇盖梁模板

ZX26#墩盖梁形式、跨度相同，盖梁长49.8m，宽2.6m，线路中心处高2.8m，底部坡度为0，顶部为2%人字坡。

3 现浇盖梁荷载取值

模板支架设计时考虑的荷载标准值详见表2，钢材的强度设计值与弹性模量详见表3。模板支架的荷载分项系数：永久荷载分项系数取1.35；可变荷载分项系数取1.4[3]。

表2 现浇盖梁荷载取值表

表3 现浇盖梁荷载取值表

4 现浇盖梁支架承载力计算

ZX26#墩盖梁形式、跨度相同给，盖梁长49.8m，宽2.6m，线路中心处高2.8m，底部坡度为0，顶部为2%人字坡。

4.1 底模受力验算

底模表面采用2440×1220×18mm 竹胶板，小楞采用8×10cm 的方木，间距20cm，取混凝土高度最高部分2.8m 验算[4]。

模板受力按3 跨连续梁模式进行计算，每跨跨度均为0.2m。计算宽度取1m，模板受到的线荷载为q=G’×1m=107.52kN/m。见图1：受力图。

图1 受力图（单位：kN/m）

4.1.1 弯矩计算

见图2：弯矩图。

图2 弯矩图（单位：kN·m）

4.1.2 剪力计算

见图3：剪力图。

图3 剪力图（单位：kN）

4.1.3 弯曲应力强度验算

4.1.4 剪应力强度验算

4.1.5 挠度验算

故模板的强度刚度符合要求。

4.2 小楞受力验算

小楞采用8×10cm 的方木，置于分配梁上，分配梁采用工字钢，工字钢间距50cm，立柱外侧工字钢间距20cm。取立柱间的方木按连续三跨进行验算，该处方木间距20cm，梁高取最高2.8m[5]。

由上述（工字钢间距50cm，立柱外侧工字钢间距20cm，q=G’×0.2m=21.50kN/m）可知：

4.2.1 弯曲应力强度验算

4.2.2 剪应力强度验算

4.2.3 挠度验算

方木的惯性矩：I=666.67cm4

故8×10cm 方木小楞强度、刚度符合要求。

4.3 分配梁受力验算

配梁采用I25a 工字钢，间距50cm。

I25a 工字钢截面参数：A=48.5cm2，I=5017cm4，W=401cm3，单位重38.1kg/m，钢管支撑柱中心距2.9m。

为简化计算取盖梁高度2.8m，按简支梁模式验算分配梁承载力[6]。

4.3.1 弯矩、剪力计算

4.3.2 弯曲应力强度验算：

截面抵抗矩：W=401cm3

4.3.3 剪应力强度验算

4.3.4 挠度验算

故I25a 工字钢分配梁强度、刚度符合要求。

4.4 支架受力验算

总体结构采用钢管加工字钢设置门洞式支架。其中，设置5 排钢管，每排设2 根钢管。采用φ609mm、δ16mm 钢管，立柱处支撑柱均置于桥墩承台上，其他均设置于钢筋混凝土基础上。主梁采用HN700mm×300mm 的型钢，主梁与支撑柱间设钢砂箱作为落架支座[7]。

4.4.1 主梁受力验算

主梁采用两根HN700mm×300mm 的型钢，型钢间距2.9m。

HN700mm×300mm 型钢截面特性：A=235.5cm2，I=201000cm4，W=5760cm3，单位重185kg/m。

型钢选用Q235 钢材，取抗拉、抗压、抗弯强度f=215MPa，抗剪强度fv=125MPa。

每延米模板、分配梁、主梁自重G2=5×2.6+5×0.381/0.5+1.85×2=20.51kN/m。

施工人员及设备：q1=2.6×1=2.6kN/m（支架计算不纳入）。

振捣混凝土时的荷载：q2=2.6×2=5.2kN/m。

4.4.2 截面1：盖梁高2.2m（x=1m）

单根工字钢受力：

4.4.3 截面2：盖梁高2.24m（x=2.8m）

单根工字钢受力：

4.4.4 截面3：盖梁高2.73m（x=27.5m、34.3m）

4.4.5 截面4：盖梁高2.73m（x=29.5m、32.3m）

4.4.6 截面5：盖梁高2.8m（x=30.9m）

4.4.7 截面6：盖梁高2.48m（x=47m）

4.4.8 截面7：盖梁高2.44m（x=48.8m）

由上可知

综上所述，该工字钢承载力符合要求。

支座反力 R1=569.6kN，R2=1259.6kN，R3=1068.2kN，R4=466.6kN，R5=1153.6kN，R6=661.5kN。

4.4.9 钢管支撑受力验算

支撑柱采用φ609mm、壁厚为16mm、Q235 材质钢管。几何特征为：横截面面积A=299cm2，q=234.4kg/m，横截面惯性矩I=131782cm4，回转半径i=21cm。

单根钢管承受荷载为Qmax=1259.6kN，钢管长度Lmax=1370cm。

长细比λ=1370/21=65.2，承载力折减ψ=0.780。

其承载能力[f]=（215×103）×（299×10-4）×0.78=5014.2kN＞1259.6kN

承载能力符合要求。

5 现浇盖梁地基承载力计算

钢管立柱底脚优先布置与承台上，其他采用钢筋混凝土基础。

钢管支撑柱1、4 立于承台上不需验算地基承载力，钢管支撑柱2、3、5 需进行地基承载力验算。钢筋混凝土基础厚25cm，基底换填50cm 厚宕渣，基底地基承载力取100kPa。

钢管自重G3=13.7×2.344=32.1kN；

N2=806.4+32.1=838.5kN，下设5×5m 钢筋混凝土基础(一排2 根共用)；

N3=923.2+32.1=955.3kN，下设5×5m 钢筋混凝土基础(一排2 根共用)；

N5=446.5+32.1=478.6kN，下设3×5m 钢筋混凝土基础(一排2 根共用)；

Pk2=N2/ A2=838.5 × 2 × 103/（25 × 103）=67.08kPa＜100kPa；地基承载力满足要求；

Pk3=N3/ A3=955.3 × 2 × 103/（25 × 103）=76.42kPa＜100kPa；地基承载力满足要求；

Pk5=N5/ A5=478.6 × 2 × 103/（25 × 103）=63.81kPa＜100kPa；地基承载力满足要求；

综上所述，该支架承载力符合要求、地基承载力符合要求。

6 结论

通过对现浇盖梁支架的施工设计研究得出以下结论：

一是为保障现浇盖梁施工安全，现浇梁所使用的底模、方木、分配梁以及主梁的最大弯曲应力强度、剪应力强度和挠度需要满足《建筑施工临时支撑结构技术规范》（JGJ 300—2013）中的要求。

二是现浇盖梁支架体系的支撑的极限承载力需满足要求。

三是现浇盖梁支架体系中的地基承载力需要满足《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）的相关要求。