曾云峰

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司 天津 301700）

0 前言

廣州新白云國際機場第二高速公路龍洞水庫大橋（以下簡稱龍洞水庫大橋）全長771.5m，分左右兩幅，該橋共計橋墩44處，其中高度40m以下采用圓柱式橋墩，高度40m以上采用方形薄壁空心墩，全橋薄壁空心墩共計13處，高度40~80m。橋墩蓋梁采用變截面懸臂式，蓋梁施工需搭設支架。

1 方案選擇

高墩蓋梁支架通常采用落地式和懸挑式兩種，二者從技術、經(jīng)濟及安全等方面來說各有優(yōu)缺點，落地式以鋼管柱為例，懸挑式以預埋型鋼三角架為例，二者對比具體見表1。

表1 支架方案比較

從表1中可看出，落地式和懸挑式支架，均存在一定程度上的優(yōu)缺點。落地式受高度影響較大，懸挑式不受高度影響。龍洞水庫大橋高墩最高達80m，為確保工程安全順利完成，選用懸挑預埋型鋼三角架。

2 懸挑預埋型鋼三角架設計及驗算

2.1 支架設計

龍洞水庫大橋高墩采用薄壁空心墩，墩身斷面尺寸為3.2m×6m，蓋梁橫斷面為梯形，頂長15.45m，底長8.2m，中部高3.3m，端部高1.3m，寬3.4m。

薄壁空心墩蓋梁采用懸挑預埋型鋼三角架，單個三角架頂長7m，斜撐高3m，長5m，主要材料均采用H400型鋼。墩身每側(cè)設置4組三角架，間距0.8m。

2.2 支架驗算

2.2.1 荷載計算

（1）荷載取值：鋼材取78.5kN/m3、鋼筋混凝土取26kN/m3、H400型鋼取0.660kN/m、懸臂端支架荷載取8kN/m。

（2）各段荷載計算：以支架靠近墩身處為0點，分段計算支架各段荷載。

0~1m段，該段為均布荷載，蓋梁高按3.3m計，寬按3.4m計，模板及施工荷載系數(shù)取1.3。

q=（3.3×3.4×26/4+0.66）×1.3=95.7kN/m，取100kN/m。

1~5m段，該段為梯形荷載，1m處蓋梁高按3.3m計，寬按3.4m計，模板及施工荷載系數(shù)取1.3。

q=（3.3×3.4×26/4+0.66）×1.3=95.7kN/m，取100kN/m。

5m處蓋梁高按1.3m計，寬按3.4m計，模板及施工荷載系數(shù)取1.5。

q=（1.3×3.4×26/4+0.66）×1.4=44.1kN/m，取50kN/m。

5~7m段，該段在蓋梁外側(cè)，主要荷載為支架自重和施工人員、附屬設施荷載。

q=0.66+8=8.66kN/m，取10kN/m。

2.2.2 各段荷載

0~1m為100kN/m均布荷載，1~5m段為100～50kN/m梯形漸變荷載，5~7m段為10kN/m均布荷載。

詳見圖1。

2.2.3 支架驗算

利用MIDAS有限元分析軟件對蓋梁單個支架進行建模及受力驗算分析，對結(jié)果進行分析驗證支架承載能力及安全性。

（1）H400型鋼截面特性

圖1

H400型鋼高h=400mm，截面面積A=82cm2，最大跨度l=5m，慣性矩Ix=23700cm4，抗彎截面模量Wx=1185cm3，允許正應力[σ]=205MPa。

（2）模型建立

以順橋梁方向為X軸，支架預埋點為X軸0點，支架外側(cè)為X軸正向，豎直向上為Z軸正向，H400型鋼采用兩單元模擬，墩身預埋點按懸臂支點約束，H400型鋼支架之間按剛性連接方式。

（3）支架受力驗算

運用MIDAS軟件建立支架模型分段輸入對應荷載工況并進行分析驗算。

①強度驗算：

支架各截面所受應力見圖2。

圖2

彎矩Mmax=1.37616×105kN/m2=137.6MPa＜205MPa，滿足要求。

②剛度驗算：

支架各截面變形見圖3。

圖3

3 結(jié)語

變形fmax=7.41mm＜l/200=5m/200=25mm，滿足要求。

如荷載增加或提高支架安全性，可采用加大型鋼截面或采用雙拼型鋼。

高墩采用預埋型鋼三角架，同落地式支架相比具有節(jié)省材料、施工機械等優(yōu)點，同時由于支架規(guī)模及高度相對較小，穩(wěn)定性相對較高，材料利用率也大大增加。

本文主要介紹高墩蓋梁支架施工技術和應用，對于提高類似工程有很好的指導和參考作用。