姚 力

（甘肅省蘭州公路局，甘肅 蘭州730030）

1 箱梁設(shè)計簡介

1）王家口特大高架橋位于G6京藏高速公路甘肅省與青海省交界處，大橋由左右分離式斷面組成。橋梁上部為8跨現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁 （總長295m）和每聯(lián)6×40m預(yù)制預(yù)應(yīng)力T梁（總長720m），8號柱墩為箱梁與T梁的過渡墩。箱梁下部為無墩帽的圓柱墩，3～6號為單柱墩，砼承臺，4根Φ1500mm群樁；其余為雙柱墩，2根Φ1800mm樁；0號臺為樁基礎(chǔ)。

2）箱梁左幅第1孔（右幅第8孔）跨徑24m、第5孔跨徑55m、其余孔跨徑36m，蘭西鐵路和國道109線（王家口處）從第5孔下穿且斜交35°～39°；施工支架比較復(fù)雜。

2 支架施工分析計算

現(xiàn)澆箱梁支架采用落地式滿堂支架，箱梁考慮10mm預(yù)拱度（正拱），在頂托上調(diào)整。在砼澆筑前對支架進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓重量為箱梁自重和施工荷載之和的85%。理論上箱梁現(xiàn)澆完成4孔時才能進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，因此支架搭設(shè)多于4孔。

2.1 支架地基及基礎(chǔ)

1）地基允許承載力計算：半幅箱梁砼平均9.25m3/m，鋼材17.6KN/m，自重 9.25m3/m×26KN/m3=241KN/m；模板實重39KN/m、支架42KN/m；施工人員和機(jī)具等按 2.5Kpa，2.5KPa×12m（支架寬）=30KN/m，振搗砼按2.0Kpa，2.0KPa×12m=24KN/m；即沿橋縱向q=241+39+42+30+24=376KN/m;取1.2m為計算單元，立桿間距為60×60cm，梁底板寬B=8m，則立桿根數(shù)n=2×（8/0.6）=27，立桿基礎(chǔ)采用 20×20cm 方木或25×25cm砼條，單根立桿基礎(chǔ)底面積按A=0.2×0.5=0.1m2，支架搭設(shè)沿橋橫向半幅12m寬?，F(xiàn)按最不利因素考慮，即全部荷載由箱梁底板下立桿傳遞到地基上，[δ]=P÷（nA）=376×1.2÷(27×0.1)=167Kpa。

2）清除支架所在位置的地面雜草、雜物、腐植土，將地面整平碾壓，鋪筑厚75cm天然砂礫，每層壓實度95%以上，經(jīng)測定地基承載力均在240Kpa以上，能滿足允許承載力，然后鋪設(shè)方木或現(xiàn)澆砼條形基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)之間設(shè)小溝，防止積水。

2.2 支架搭設(shè)

1）支架采用滿堂扣件式鋼管作為現(xiàn)澆支架；鋼管為 Φ48，δ=3.5mm，A=489mm2。立桿采用對接扣件，布設(shè)間距沿橋縱向60cm，橫向60cm。立桿頂端安裝頂托，在頂托凹槽內(nèi)擱置15×15cm方木或I20a工字鋼，其上安放箱梁底模；立桿底墊15×15cm厚10mm鋼板支墊。箱梁重量由立桿傳遞。沿橋橫向橫桿與立桿基礎(chǔ)相接觸開始向上布設(shè)；沿橋縱向橫桿與橫向橫桿相接觸開始向上布設(shè)；橫桿步距120cm。滿堂支架四邊和中間每隔四排立桿設(shè)置一道沿橋縱向斜撐，從底至頂連續(xù)設(shè)置；兩端和中間每隔四排立桿從頂層開始向下每隔兩步設(shè)置一道沿橋橫向斜撐。支架如圖1所示。支架內(nèi)力驗算（半幅）：

圖1 滿堂支架示意

（1）頂托槽內(nèi)方木驗算

方木可視為均布荷載三等跨連續(xù)梁，作用在方木上的均布荷載g=[(lq1)/2]/B=[(0.6×(241+39+30+24))/2]/8=12.525KN/m。

①彎矩 Mmax=0.08gl2=0.08×12.525×0.62=0.361KN.m

截面模量 Wij=bh2/6=0.15×0.152/6=5.625×10-4m3

σw=Mmax/Wij=0.361/(5.625×10-4)=64.2×104N/m2=0.64MPa<[σw]=14.4MPa

②方木慣性矩 I=bh3/12=0.15×0.153/12=0.42×10-4m4fmax=0.677gl4/100EI=0.677×12.525×0.64/(100×9×106×0.42×10-4)=0.03×10-3m

fmax<[f]=l/400=0.6/400=1.5×10-3m，滿足要求，與方木比較工字鋼也滿足。

E——木材彈性模量

σw——順紋彎應(yīng)力

f——撓度

E、[σw]、[f]從《土木工程手冊》查取

（2）立桿計算

取1.2m跨計算，按最不利因素考慮，即箱梁全部重量及施工荷載由底板下支架承重，縱向立桿1.2÷0.6=2排，橫向立桿8÷0.6=14排，立桿根數(shù)n=2×14=28 根，1.2m 跨荷載 q1×1.2=334×1.2=400.8KN，1根立桿N=400.8÷28=14.3KN?？v向橫桿步距1.2m，查立桿回轉(zhuǎn)半徑i=15.78mm，長細(xì)比λ=l/i=76，查得φ=0.676。

[N]=φA[σ]=0.676×489×215=71.1KN，N<[N]滿足要求。

φ——軸心受壓構(gòu)件縱向彎曲系數(shù)

[σ]——鋼材強(qiáng)度極限值

i、φ、A、[σ]從《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》查取。

2）跨蘭西鐵路采用門式鋼支架，沿鐵路跨徑8m，斜交方向10.5m(立柱中對中)，斜交方向全寬36m。門架凈高7m。支架立柱采用φ219mm，δ=7mm的鋼管，立柱間距3m，共13根。相鄰立柱間用75X5角鋼交錯焊接。立柱基底填筑30cm三七灰土，50×50cm砼條形基礎(chǔ)。鋼管頂端焊接厚25mm厚鋼板，然后將兩I40a工字鋼對焊后再焊到鋼板上。沿跨徑方向鋪設(shè)工字鋼梁，采用I40a型，間距50cm鋪設(shè)，共73根。工字鋼梁上鋪20cm×20cm方木，方木上搭設(shè)與2.2.1條相同的滿堂支架，空檔部分用竹排等封閉，防止墜物。門架如圖2所示。

圖2 跨鐵路門架示意

1根立柱截面應(yīng)力驗算（近似為均布荷載）：

支座反力：Ra=Rb=(2q1)L/2=2×334×10.5÷2=3507KN；單根立柱承受荷載N=3507KN÷13=269.769KN=269769N。

應(yīng)力 σ=N/A=269769/4660mm2=58MPa<[σ]=140MPa，滿足要求。

1根工字鋼強(qiáng)度驗算（單跨近似為均布荷載）：

彎矩 Mmax=[(2q1)/n]×L2/8=[（2×334）/73]×10.52/8=126.108KNM。

應(yīng)力 σmax=Mmax/W=126.108×106/(1085.7×103)=116MPa<[σ]=145MPa。

W——截面抵抗彎矩，從《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》查取 I40a，W=1085.7cm3。

3）跨109國道采用雙門式鋼支架，沿公路單跨4m，斜交方向5.25m(立柱中對中)，斜交方向全寬36m。門架凈高5m。b端立柱間距2.4m，共16根；a、c端立柱間距4.5m，一側(cè)9根。工字鋼梁采用I32a型，間距90cm鋪設(shè)，共41根。其余均與2.2.2條相同。雙門架如圖3所示。

（1）1根鋼管立柱驗算（近似為均布荷載）：

圖3 跨G109線雙門架示意

支座反力：Ra=Rc=3(2q1)L/8=3×(2×334)×5.25/8=1315.125KN;Rb=2(2q1)l-2Rc

=2×(2×334)×5.25-1315.125×2=4383.75KN。

a、c端1根立柱承受力N=1315.125÷9=146.125KN;

σ=N/A=146.125×103N/4660mm2=31.4MPa<[σ]=140MPa，滿足要求。

b端1根立柱承受力N=4383.75÷16=273.984KN;

σ=N/A=273.984×103N/4660mm2=58.8MPa<[σ]=140MPa，滿足要求。

（2）1根工字鋼強(qiáng)度驗算（雙等跨近似為均布荷載）：

彎矩 Mmax=9[(2q1)/n]L2/128=9×[(2×334)/41]×5.252/128=31.58KNM。

應(yīng)力σmax=Mmax/W=31.58×106/(692.5×103)=45.6MPa<[σ]=145MPa。

W——截面抵抗彎矩，從《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》查取 I32a，W=692.5cm3。

2.3 底模平臺

在立桿鋼管頂端安裝頂托，調(diào)整頂托的螺栓使其升高或降低以保證梁體標(biāo)高，同時還可做卸架設(shè)備；在頂托凹槽內(nèi)沿橋橫向鋪設(shè)15×15cm方木或I20a工字鋼，間距與立桿間距同。

2.4 安裝箱梁底模板

底模采用2×2m為主的組合鋼模板，板厚8mm，模板平整，接茬平順；同時安裝箱梁盆式支座。

2.5 支架預(yù)壓

支架經(jīng)過預(yù)壓，可將支架缺陷及時消除，如基礎(chǔ)沉陷，支架回彈等。

1）預(yù)壓所用材料。左幅橋用<2cm碎石，右幅橋用中粗砂。

2）設(shè)沉降觀測點。在支架基礎(chǔ)上橫向3m，縱向4m設(shè)觀測點。每天進(jìn)行觀測。

3）全部壓重為梁體自重及施工荷載之和的85%，即 360.75KN/m×85%=306.6KN/m，306.6×103N/m÷9.8N/kg=31286kg/m。按材料堆積密度換算每延米的體積，用編織袋裝砂或碎石碼在底模兩邊，中間堆積預(yù)壓材料，全梁均布滿壓。

4）一次預(yù)壓長度：本橋1跨。

5）一次預(yù)壓時間：最短1個月。

6）架體卸載后，對各點進(jìn)行一次觀測，得出支架卸載后的回彈量，從頂托調(diào)整回彈量，同時將預(yù)拱度考慮在內(nèi)，此時的標(biāo)高即能滿足梁體設(shè)計要求。觀察支架，將支架缺陷修復(fù)。

2.6 觀測

當(dāng)上跨支架預(yù)壓完成后，轉(zhuǎn)移預(yù)壓材料至下跨，可進(jìn)行上跨現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁施工

2.7 卸架

當(dāng)半幅橋的箱梁完成4節(jié)（一節(jié)為一跨+7m）或全部完成時，可以開始依次逐孔拆卸支架和底模進(jìn)行周轉(zhuǎn)使用，支架的卸落應(yīng)對稱、均勻有順序地從跨中向兩端進(jìn)行。

3 結(jié)束語

現(xiàn)澆砼箱梁施工支架每座橋梁各有特點，不盡相同，計算相對復(fù)雜，且至關(guān)重要，稍有不慎肯定引起施工質(zhì)量，本橋建成通車至今，橋梁完好無損，說明支架計算分析可行，可以供同類工程參考。