王長征

（中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司）

京臺(tái)高速公路現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)

王長征

（中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司）

福州京臺(tái)高速公路JTA5合同段C匝道橋箱梁采用現(xiàn)澆方式施工，本文設(shè)計(jì)支架作為現(xiàn)澆箱梁的模板支撐系統(tǒng)，采用有限元分析軟件ANSYS10.0對支架進(jìn)行分析計(jì)算，支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿足設(shè)計(jì)要求。支架成功地應(yīng)用于工程中，為以后類似支架設(shè)計(jì)及施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

支架；京臺(tái)高速；匝道；現(xiàn)澆箱梁

1　工程概況

福州京臺(tái)高速公路JTA5合同段C匝道橋上部結(jié)構(gòu)由六聯(lián)組成，第一聯(lián)為4m×30m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)T梁，第二聯(lián)為3m× 30m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)T梁，第三聯(lián)為4m×22.5m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)—?jiǎng)倶?gòu)箱梁，第四聯(lián)為3m×21.55m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁、第五聯(lián)為（18.9+22.6）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，第六聯(lián)為（21.5+ 20）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。本文設(shè)計(jì)其中的第三、四、五、六聯(lián)現(xiàn)澆箱梁支架。箱梁為單箱雙室斷面，箱梁頂板寬9m，懸臂長1.5m，底板寬6m，箱梁高1.5m。橋墩為雙柱墩，墩頂橫橋向打開，并設(shè)置橫系梁。

2　支架結(jié)構(gòu)布置

福州京臺(tái)高速公路JTA5合同段C匝道橋現(xiàn)澆箱梁采用鋼管支架施工。支架基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，部分立柱直接布置在承臺(tái)上，立柱采用φ530×8mm及φ630×10mm鋼管，與基礎(chǔ)間采用剛性連接，鋼管間設(shè)置橫撐及斜撐。立柱頂部設(shè)置卸荷塊，卸荷塊上布置2I63a型鋼作為主橫梁，之上布置321型貝雷片作為縱向分配梁?？v向分配梁上鋪設(shè)橫向分配梁I12.6。支架結(jié)構(gòu)布置如圖1、圖2、圖3所示。

圖1　支架立面布置圖

3　支架結(jié)構(gòu)計(jì)算

根據(jù)上述支架布置結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)除貝雷梁外均采用Q235B材料。

3.1材料特性

（1）Q235鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：

彎曲應(yīng)力：f=215MPa

圖2　支架平面布置圖

剪應(yīng)力：fv=125MPa

（2）321型貝雷特性：

許用彎矩[M]=788kN/gm

許用剪力[Q]=245kN

3.2荷載及工況分析

支架應(yīng)能夠承受施工工程中可能產(chǎn)生的各種荷載，而荷載的種類和大小取值是保證支架經(jīng)濟(jì)性和安全性的關(guān)鍵因素。支架承受的荷載包括施工荷載、模板荷載、振搗荷載、混凝土荷載、風(fēng)荷載和自重等。

（1）施工荷載

包括施工人員、施工設(shè)備、施工材料等荷載，所有區(qū)域：2.5kPa

（2）模板荷載

按2.0kPa考慮

（3）振搗荷載

按2.0kPa考慮

（4）混凝土荷載

混凝土容重：26kN/m3

（5）風(fēng)荷載

正常工作風(fēng)速：v=13.8m/s

最大風(fēng)速：v=36.9m/s

支架應(yīng)選取最不利工況計(jì)算，根據(jù)支架的實(shí)際使用過程，支架分兩種工況進(jìn)行計(jì)算。

工況一：支架搭設(shè)完成，未澆筑

自重+模板荷載+施工荷載+風(fēng)荷載（最大風(fēng)速36.9m/s）

工況二：支架澆筑過程中

自重+模板荷載+施工荷載+混凝土荷載+振搗荷載+風(fēng)荷載（工作風(fēng)速13.8m/s）

在兩種工況下荷載組合如表1所示。

表1　荷載組合表

3.3有限元計(jì)算

采用ANSYS10.0計(jì)算，立柱底部固接，采用埋件連接的扶墻與橋墩之間約束橫橋向、縱橋向的位移及繞橫橋向、縱橋向的轉(zhuǎn)動(dòng)，采用抱箍連接的扶墻與橋墩之間約束橫橋向、縱橋向的位移及繞橫橋向、縱橋向、豎橋向的轉(zhuǎn)動(dòng)，立柱與聯(lián)系撐固結(jié)，主橫梁與立柱頂部、貝雷梁鉸接。

14#～18#橋墩之間支架計(jì)算模型如圖4所示。

圖4　14#～18#橋墩間支架計(jì)算模型圖

7#～14#橋墩之間支架計(jì)算模型如圖5所示。

圖5　7#～14#橋墩間支架計(jì)算模型圖

14#～18#橋墩之間支架各構(gòu)件計(jì)算結(jié)果如表2所示。

7#～14#橋墩之間支架各構(gòu)件計(jì)算結(jié)果如表3所示。

14#～18#橋墩之間支架整體位移如表4所示。

7#～14#橋墩之間支架整體位移如表5所示。

通過計(jì)算表明，支架的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿足要求。

4　支架施工

支架主要為鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)按照由下而上的順序搭設(shè)，支架搭設(shè)順序如下：基礎(chǔ)及預(yù)埋件施工→立柱、平聯(lián)及扶墻安裝→主橫梁安裝→貝雷梁安裝→分配梁安裝→模板安裝。

表2　14#～18#橋墩之間支架各構(gòu)件計(jì)算結(jié)果

表3　7#～14#橋墩之間施工支架各構(gòu)件計(jì)算結(jié)果

表4　14#～18#橋墩之間支架整體位移

表5　7#～14#橋墩之間支架整體位移

支架搭設(shè)完后應(yīng)進(jìn)行預(yù)壓，以消除支架的非彈性變形、獲取支架彈性變形參數(shù)和檢驗(yàn)支架安全性。預(yù)壓荷載按照支架承受恒載的1.1倍控制，預(yù)壓荷載采用堆載沙袋的方式施加，并且預(yù)壓荷載模擬支架實(shí)際承受的荷載分布，預(yù)壓荷載的加載應(yīng)按照25%、50%、75%、100%、110%分級進(jìn)行?，F(xiàn)場預(yù)壓情況如圖6所示。

現(xiàn)澆箱梁滿足設(shè)計(jì)要求后可拆除支架，支架拆除順序應(yīng)遵循由上而下，先搭后拆的原則。

5　結(jié)束語

福州京臺(tái)高速公路JTA5合同段C匝道橋7#～18#橋墩間箱梁采用鋼管少支撐點(diǎn)支架現(xiàn)澆，經(jīng)過有限元模擬計(jì)算，支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿足設(shè)計(jì)要求。支架成功地應(yīng)用于工程中，為以后類似支架設(shè)計(jì)及施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

圖6　支架現(xiàn)場預(yù)壓圖

[1]《福州京臺(tái)高速公路C匝道橋施工圖設(shè)計(jì)》.

[2]《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2012）.

[3]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-1-2011）.

[4]《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）.

[5]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）.

[6]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）.

[7]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊》（第三版）.

[8]《鋼結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)手冊》（第二版）.

[9]《路橋施工計(jì)算手冊》.

[10]《裝配式公路鋼橋多用途使手冊》.

U412.36+6

A

1673-0038（2015）03-0140-03

2014-12-30