李鵬云

摘要：在鋼管混凝土系桿拱橋系梁施工過(guò)程中，施工支架的承載能力和穩(wěn)定性是工程的關(guān)鍵。本文以廬銅鐵路上跨S321省道特大橋?yàn)槔?，?duì)上跨公路系桿拱橋系梁施工支架設(shè)計(jì)、門(mén)式支架建模、安全檢算進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。

Abstract： Construction frame's bearing-capability and stability of collar beam is the key points in the construction of the through supported steel pipe concrete tied arch bridge. In this paper， Lujiang-Tongling Railway across S321 Province special bridge as an example， construction frame's designing of collar beam， modeling of portal frame， safety checking are briefly introduced.

關(guān)鍵詞：系桿拱橋；系梁支架；方案設(shè)計(jì)；安全檢算

Key words： tied arch bridge；construction frame of collar beam；conceptual design；safety checking

中圖分類號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）12-0119-03

1 工程概況

中鐵十二局集團(tuán)廬銅鐵路站前五標(biāo)廬銅鐵路上跨S321省道特大橋全長(zhǎng)672m，由19跨組成，橋跨分布為1×32m（簡(jiǎn)支梁）+1×64m（系桿拱）+17×32m（簡(jiǎn)支梁），在DK111+300處上跨S321省道，為滿足安徽省地方要求的5.5m的上跨凈高，鐵路線性極為有限，設(shè)計(jì)采用了單跨64m的系桿拱橋進(jìn)行跨越，并對(duì)既有省道進(jìn)行下挖的施工方式。

2 系桿拱橋系梁支架方案設(shè)計(jì)

2.1 支架方案確定

在新建64m系桿拱橋跨越S321省道時(shí)，系桿拱橋與S321省道在空間方面的關(guān)系如圖1所示。

考慮到保證施工期間省道正常通行的需求，本系桿拱橋系梁現(xiàn)澆支架體系采用滿堂式碗扣支架與梁-柱門(mén)式支架組合的方案，在原省道路面范圍需搭建一個(gè)可以雙向通車并且行人可以通過(guò)的梁-柱結(jié)構(gòu)的門(mén)式支架，在門(mén)式支架兩側(cè)采用滿堂式碗扣支架[1]，見(jiàn)圖2。

2.2 支架地基處理

由于S321省道兩側(cè)為軟土地基，地表高程并不一樣，在進(jìn)行滿堂式碗扣支架的基礎(chǔ)加固時(shí)，廬江側(cè)地基采用臺(tái)階式填筑碎石土夯填和混凝土澆筑進(jìn)行加固，銅陵側(cè)地基采用平面式填筑碎石土和澆筑混凝土進(jìn)行加固，如圖2所示。

2.3 梁-柱門(mén)式支架設(shè)計(jì)

跨省道梁-柱門(mén)式支架的立面為雙門(mén)洞結(jié)構(gòu)，門(mén)洞支撐體系主要由三排立柱構(gòu)成，立柱采用Φ500mm鋼管混凝土柱，基礎(chǔ)寬1m、柱間距為6.5m，人行和非機(jī)動(dòng)車道寬1m，每一排柱頂架設(shè)I400工字鋼作為橫梁，橫向上方架設(shè)I400工字鋼作為縱梁，縱梁架設(shè)完成之后，首先在縱梁頂面鋪設(shè)厚2cm竹膠板、兩布一膜土工布及10cm高的方木，將平臺(tái)上方后續(xù)施工作業(yè)與下方行車通道隔離，避免平臺(tái)上施工作業(yè)時(shí)有重物或水泥漿墜下，確保行車安全見(jiàn)圖3。

每排支架鋼管混凝土柱由9根組成，支柱下方澆筑混凝土連續(xù)基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)為1m寬、0.5m高，每?jī)筛е拈g距為4m，系梁投影外支柱間距為6m，采用槽鋼以X型進(jìn)行柱間焊聯(lián)。每排支柱布置的總長(zhǎng)度為32m，每排支柱前設(shè)置防撞墩，防撞墩尺寸為1m長(zhǎng)、1m寬、0.5m高，防撞墩上需貼紅白相間反光材料，平臺(tái)兩側(cè)安裝安全防護(hù)欄及防護(hù)網(wǎng)。行車道與行人道隔離墩尺寸為50cm高、50cm寬、2m長(zhǎng)，間距2m一道，立柱側(cè)面布置見(jiàn)圖4。

從圖4可以看到，雙門(mén)洞支架的每排9根立柱沿省道行車方向的布置范圍為36m，兩側(cè)各超出系梁斜投影范圍3.74m，可以為省道行車安全提供有效的防護(hù)。

3 梁-柱門(mén)式支架安全檢算

3.1 門(mén)式支架橫縱梁建模

門(mén)架橫梁、縱梁均采用I40工字鋼，其中縱梁為雙根并置。利用midas有限元分析軟件橫梁-縱梁支撐平臺(tái)的計(jì)算模型，模型整體情況及細(xì)節(jié)如圖5～圖7所示。

3.2 門(mén)式支架橫縱梁撓度分析

工字鋼選擇I40b，根據(jù)I40b性能參數(shù)，然后針對(duì)上述計(jì)算模型和系梁結(jié)構(gòu)的荷載分布進(jìn)行了模擬分析，從而得到圖8～圖15一系列結(jié)果[2-3]。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果圖，得到如表2計(jì)算結(jié)果匯總表。

3.3 結(jié)果分析和結(jié)論

根據(jù)以上分析結(jié)果可以看到，橫-縱梁最大撓度僅為6.67mm，其撓度控制在允許范圍內(nèi)。

而橫-縱梁支撐平臺(tái)的彎曲效應(yīng)出現(xiàn)在中橫梁與橋梁軸線處相交處的縱梁頂面，其彎矩絕對(duì)值的最大值為292.5kN·m，根據(jù)I40b的截面參數(shù)得知，w=1139cm3，由此可得，中橫梁上方縱梁頂板受力的最大拉應(yīng)力為：

σ=M/w=292.5kN·m/1139cm3=128.4MPa<[σ]

因此，從內(nèi)力的角度分析，本方案采用的I40b型鋼雙根并置作為支撐平臺(tái)的縱梁是安全的。

綜上所述，系梁現(xiàn)澆施工平臺(tái)的設(shè)計(jì)能夠滿足系梁現(xiàn)澆施工的需要，能夠?yàn)橄盗菏┕み^(guò)程提供安全支撐。

應(yīng)當(dāng)注意的是，在系梁施工中，應(yīng)根據(jù)上述分析結(jié)果，做好系梁底模的預(yù)拱度設(shè)計(jì)，門(mén)式支架搭建完成后，必須按照最不利荷載進(jìn)行分級(jí)預(yù)壓和分級(jí)卸載，通過(guò)預(yù)壓消除永久變形[4-5]。

4 結(jié)束語(yǔ)

跨S321省道特大橋已建成，系梁施工期間在上述支架體系搭建的平臺(tái)上不僅保證了施工過(guò)程中的安全問(wèn)題，同時(shí)利用支架體系橋下的空間，解決了S321省道保通任務(wù)，減少了保通投入，加快施工，節(jié)約成本，創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)文明施工也起到了作用，對(duì)今后類似工程具有借鑒推廣作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]冉升財(cái).下承式鋼管混凝土系桿拱橋施工方案比選研究——以京杭運(yùn)河湖西航道河涯口橋主橋?yàn)槔齕J].交通世界，2017（32）：131-132.

[2]徐淑亮.下承式鋼管混凝土簡(jiǎn)支系桿拱橋吊桿張拉施工技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2012（03）：51-53.

[3]尤廣杰.站前大道下承式鋼管混凝土系桿拱橋設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016（12）：61-64.

[4]魏俊鋒.下承式鋼管混凝土剛架系桿拱橋拱腳應(yīng)力分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2016（06）：255-256.

[5]張偉良，張秀國(guó).淺談下承式鋼管混凝土勁性骨架系桿拱橋整體吊裝[J].交通科技，2014（S1）：3-5.