钢管柱和工字钢梁组合支架现浇箱梁施工技术

方润才

广州市第一市政工程有限公司 广东 广州 510000

1 工程概况

广州某快速路立交工程包含主线桥1座、匝道桥10座；主要建设内容包括：道路工程、桥涵工程、给排水工程、电力管沟工程、照明工程、交通工程等。主线桥分两幅设计，左右幅标准宽度均为16.5、20.5m。

主线左幅桥跨布置为：(22+30+22)m+(2×25)m+(3×25)m+(3×25)m+(25+30+2×35+25)m，全长424m，共五联；

主线右幅桥跨布置为：(22+30+22)m+(2×32.5)m+(25+2×35+25)m+(25+3×35+25)m，全长414m，共四联；

桥梁上部结构采用现浇预应力混凝土箱梁，支模高度最高约9.5m。根据桥宽不同采用单箱多室结构。25m跨梁高1.6m，27～30m跨梁高1.8m，32.5m跨梁高2m，35m跨梁高2.2m，悬臂段长2.75m，顶板厚25cm，底板厚22cm，腹板由45cm变化到65cm。

图1 主线桥单箱双室截面

2 支架结构形式比选

1) 碗扣件支架 主要优点是计算简单，材料租赁方便，施工中搭设简易，对作业人员专业技术要求不高。主要缺点是对地基处理要求及费用高，支架整体稳定性较差，杆件受力较小，支架的跨度和高度受到限制[1]。

2) 钢管柱-工字钢梁支架 主要优点是地基处理费用低，支架受力较大，布置形式跨度和支架高度不受限制，能保证道路通车。主要缺点是计算复杂，施工中搭设复杂，对作业人员技术水平要求高。

由于该连续梁跨越地方道路及河涌，需要保证道路正常通车，梁部截面大，对支架的受力和跨度要求高，梁部施工支架方案采用钢钢管柱-工字钢梁支架。

3 支架设计

现浇支架横桥设置Φ630×8mm钢管桩。纵桥向约为3.4-5.2m一跨。钢管顶设置2I45A工字钢，纵向承重梁采用I45a工字钢，横向分配梁采用I12.6工字钢，间距1m，在横向承重梁前后1m范围内，间距为0.5m。分配梁上方设置10×10cm方木，间距为30cm。底板与侧板采用18mm竹胶板。支架布置图详见如下。

4 支架计算书

根据支架布置图，取主线桥R13左右各两排钢管柱进行迈达斯建模计算分析（该段桥跨为最不利桥跨段之一）。因箱梁翼缘结构较简单，自重较小，对支架影响不大，故不考虑翼缘部分的荷载，建模时每边各取1.5m但不施加荷载。以支架和承重梁为分析对象，上边界为箱梁底模板，外部荷载主要来自箱梁及其模板、施工作业等，下边界为钢管柱底部，作一般支撑。

4.1 荷载计算

1）q1：箱梁自重荷载，新浇混凝土密度取26KN/m3；

2）q2：底模板、内模板自重，参考JGJ13O-2018《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，其荷载值为0.94kPa，取1kPa；

3）q3：施工荷载，参考JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》附录D“普通模板计算施工人员、机具运输堆放荷载”，其值为2.5kPa，以均布荷载方式施加于底模板上。

4）q4：振捣混凝土时产生的荷载，参考JTG_TF50-2011 《公路桥涵施工技术规范》，作用于底模板时，其值为2.0kPa（作用范围在有效压头高度内）。

图2 建模荷载施加的示意图

由于迈达斯建模时需确定单元长度，为方便计算，腹板厚度原本为0.65m，偏安全计算取1m；梁端实心混凝土厚度原本为1.8m，偏安全设计取2m。

上图是本次建模荷载施加的示意图，阴影部分为腹板和箱梁端部部分，高度2.2m，为实心砼。中间空白部分为箱涵的顶、底板部分，高度和取0.7m。（示意图上下两边各1.5m范围内为翼缘部分，该部分不施加荷载）

荷载计算公式：Q=1.2恒荷载+1.4活荷载

图3 钢管柱反力图 最大反力879.9kN

图4 分配梁组合弯矩图，最大值，满足要求

图5 分配梁剪应力图，最大值，满足要求

图6 分配梁变形图，最大值

图7 纵向承重梁组合弯矩图，最大值，满足要求

图8 纵向承重梁剪应力图，最大值，满足要求

图9 纵向承重梁变形图，最大值，满足要求

图10 横向承重梁组合应力图，最大值，满足要求

4.2 钢管柱柱身强度和稳定性验算

根据《钢结构设计规范》，钢管柱柱身强度验算参照以下公式：

钢管柱直径630mm，壁厚8mm，考虑锈蚀情况，壁厚按7mm计算。

钢管按一端固定一端不能转只能平动进行验算，取μ=1.0

由迈达斯分析结果，钢管柱最大反力为879.9KN，取880KN，则：

5 结语

1）钢管柱-工字钢梁组合支架简单轻巧、施工简便、体系安全可靠，有效克服了道路交通和雨季行洪的影响，加快了支架搭设和拆除时间，为梁部施工节省大量时间和人力。

2）本工程结构类型有22m + 30m + 22m，2×25m，2×32.5m，3×25m，25m+30m+2×35m+25m，25m+2×35m+25m。以上现浇梁结构全部采用钢管柱-工字钢梁结构形式。在质量、施工进度、经济效益等方面都取得了较好的效果。