王庚午 李崧巍 丁 波 毛春光 管世玉

（中建三局第一建設(shè)工程有限責任公司，湖北 武漢 430000）

曲線斜交變截面現(xiàn)澆梁在曲率半徑較小的橋梁線路曲線調(diào)整部位適應性較強，隨著城市交通發(fā)展，曲線斜交變截面現(xiàn)澆梁在城市道路、高速公路的應用越來越廣泛。

為提升曲線斜交變截面現(xiàn)澆梁綜合施工管理水平，依托G346隨州十崗至任家臺道路改造工程府河大橋曲線斜交變截面現(xiàn)澆箱梁施工，對現(xiàn)澆箱梁進行鋼管+貝雷梁+滿堂支架、鋼管+小角度傾斜貝雷梁支架兩種方案設(shè)計。通過設(shè)計方案經(jīng)濟性、可操作性、工期等角度的比較，突出了小角度斜貝雷支架方案的優(yōu)點。

1 工程概況

隨州南外環(huán)項目起于346國道與316國道交叉處十崗，止于任家臺，總體呈東西走向。設(shè)計標準為一級公路，路基寬25.5m，路長度23.821公里。

府河大橋位于沙畈西側(cè)魏家販村，5#～8#墩上部構(gòu)造為跨徑為(35+50+35)m的三跨斜交曲線變截面預應力混凝土連續(xù)箱梁，如圖1所示。箱梁整體線形位于圓緩曲線上，橫截面法線方向與線路方向呈15°夾角，箱梁標準段梁高1.8m，變高段梁高按二次拋物線y=1.4×(x/22.75)2×100+180變化。箱梁為單箱單室截面，頂板橫向?qū)?2.5m，底寬7m，頂板懸臂長2.75m。

圖1 三跨斜交曲線變截面箱梁立面圖

2 鋼管支架+貝雷梁+滿堂支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)的特點采用鋼管支架+貝雷梁+滿堂支架組合作為支撐體系，滿堂支架作為變截面調(diào)坡結(jié)構(gòu)。

支架體系從下到上結(jié)構(gòu)為：630×10mm鋼管樁+雙拼I45主梁工字鋼+貝雷梁+I20工字鋼+盤扣支架+I10工字鋼+100×100mm方木+15mm竹膠板，如圖2所示。

圖2 支架橫斷面示意圖

鋼管樁縱向間隔6m布置一排，每排布置4根，間距3m+3.5m+3m。鋼管樁頂部布置雙拼I45主梁工字鋼。在工字鋼頂部布置7組貝雷梁，其中腹板底部兩組為三排單層貝雷梁，其余為兩排單層貝雷梁，組間間距為0.9m。貝雷梁平面布置為斜交15°夾角，如圖3所示。

圖3 貝雷支架平面示意圖

盤扣支架為固定模數(shù)的支架，為保證與曲線現(xiàn)澆梁施工匹配，采取“化曲為直”的思路，將現(xiàn)澆梁支架劃分為5個區(qū)域，分別為一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)、5#墩斜交三角區(qū)、8#墩斜交三角區(qū)，如圖4所示。相鄰區(qū)域之間存在較小的轉(zhuǎn)角，通過橫向連接扣件連接為一個整體。

圖4 支架分區(qū)平面示意圖

5#墩、8#墩斜交三角區(qū)為端橫梁荷載，支架在該區(qū)域保持連續(xù)，采取三角梯度布置，保證支架連續(xù)性。

I20工字鋼布置方向與橋梁縱向垂直。在兩側(cè)端頭斜交三角區(qū)域采取階梯形布置；在中間部位分為3段矩形布置，與盤扣支架同步協(xié)調(diào)，保證現(xiàn)澆梁平面位置全覆蓋。

盤扣支架縱向間距為0.9m，端橫梁及中橫梁段縱向間距為0.6m，腹板下橫向間距為0.6m，底板及翼緣板下橫向間距為0.9m，盤扣支架步距為1.5m。

3 鋼管支架+小角度傾斜貝雷支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 總體設(shè)計

因現(xiàn)澆梁為對稱結(jié)構(gòu)，截取5#～6#梁底標高，采取“化曲為直”的思路，每間隔6m～7m分為一段，最大梁底縱坡在6#主墩側(cè)，最大縱坡為4.5%，最大弧線差值為3.3cm，如圖5所示。

圖55 #～6#墩梁底標高分段弧線差示意圖

根據(jù)橋梁的設(shè)計特點，采用鋼管支架+貝雷梁作為支撐體系，小角度傾斜貝雷梁作為變截面調(diào)坡結(jié)構(gòu)。根據(jù)現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)特點，現(xiàn)澆梁設(shè)計縱斷面如圖6所示。

圖6 采用小角度傾斜貝雷支架設(shè)計縱斷面圖

支架體系從下到上結(jié)構(gòu)為：630×10mm鋼管樁+雙拼I45主梁工字鋼+貝雷梁+I20/I18工字鋼+100×100mm方木+15mm竹膠板。

鋼管樁、雙拼I45主梁工字鋼、貝雷梁、I20/I18工字鋼平面布置與鋼管支架+貝雷梁+滿堂支架完全相同。鋼管樁、貝雷梁平面布置為斜交15°夾角，分配梁工字鋼與道路縱向垂直，方便翼緣板部位盤扣支架安裝。翼緣板盤扣支架安裝時，根據(jù)線形要求，采取分段搭設(shè)，段間通過扣件聯(lián)系為整體的思路施工。如圖7所示。

圖7 采用小角度傾斜貝雷支架設(shè)計橫斷面圖

3.2 細節(jié)處理

在雙拼I45主梁工字鋼底部與鋼管樁接觸部位，采用楔形鋼板進行焊接，保證工字鋼頂面縱坡與貝雷梁縱坡一致，見圖8。

圖8 雙拼I45主梁工字鋼調(diào)坡示意圖

在貝雷與梁底弦弧差部位，工字鋼采用I20/I18工字鋼進行調(diào)節(jié)，保證梁底高程誤差在1.5cm內(nèi)。

4 小角度傾斜貝雷支架結(jié)構(gòu)計算

4.1 計算說明

因現(xiàn)澆梁結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)，采用midascivil計算軟件，選取5#～6#墩現(xiàn)澆梁支架體系進行計算分析。

4.2 荷載分析

對施工荷載進行分析，施工荷載如下：

模板、支架等自重：q1=2kN/m2；

施工人員及運輸機具荷載：q2=2.5kN/m2；

傾倒混凝土及振搗產(chǎn)生的荷載：q3=2kN/m2；

混凝土自重荷載：q4=26kN/m3，h為現(xiàn)澆梁立面投影高度疊加，如圖9所示。

圖9 荷載投影疊加示意圖

4.3 荷載組合

根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》支架體系強度和穩(wěn)定性計算時荷載組合：1.2q4+1.4（q1+q2+q3）

剛度計算時荷載組合：q1+q2+q3+q4

通過上述公式結(jié)合設(shè)計圖紙，得到荷載組合表，見表1。

表1 荷載組合表

4.4 模型建立

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立5#～6#墩現(xiàn)澆梁支架模型，如圖10所示。

圖10 5#～6#墩現(xiàn)澆梁支架模型圖

4.5 荷載加載

現(xiàn)澆梁腹板為變高截面，腹板高度1.8m～3.2m，通過橫向間距0.2m的方木加載在模型上，相應的線荷載范圍為9.4kN/m～16.6kN/m。荷載加載示意圖如圖11所示。

圖11 腹板線荷載加載示意圖

現(xiàn)澆梁底板為變化截面，底板頂板疊加高度0.5m～0.71m，通過橫向間距0.2m的方木加載在模型上，相應的線荷載范圍為2.6kN/m～3.6kN/m。荷載加載示意圖如圖12所示。

圖12 頂?shù)装搴奢d加載示意圖

4.6 結(jié)果分析

如圖13所示，根據(jù)允許結(jié)果，貝雷梁最大變形為12mm，小于L/400=15mm，滿足規(guī)范要求。

圖13 貝雷梁變形圖

如圖14所示，貝雷梁弦桿最大軸力為169kN＜560kN，滿足規(guī)范要求。

圖14 貝雷梁弦桿最大軸力圖

如圖15所示，貝雷梁豎桿最大軸力為134kN＜224.5kN，滿足規(guī)范要求。

圖15 貝雷梁豎桿最大軸力圖

如圖16所示，貝雷梁腹桿最大軸力為148kN＜182.5kN，滿足規(guī)范要求。

圖16 貝雷梁腹桿最大軸力圖

綜上所述，貝雷梁支架結(jié)果滿足設(shè)計及規(guī)范要求。

5 總結(jié)

通過兩種方案的對比，總結(jié)如下：

（1）對于變截面現(xiàn)澆梁，梁底縱坡小于5%時，采用小角度傾斜貝雷支架豎施工，能減少支架搭設(shè)、周轉(zhuǎn)、拆除時間，節(jié)省支架租賃費用，提升施工效率，節(jié)省施工成本。

（2）針對曲線現(xiàn)澆梁，可采用“化曲為直”的思想，將整個現(xiàn)澆梁直接分為幾段搭設(shè)，段間設(shè)置小角度轉(zhuǎn)角，并采用扣件支架連接為整體。

（3）對斜交現(xiàn)澆梁施工，鋼管樁、貝雷梁平面布置應采取相同斜交角。對于上部的分配梁、支架應與設(shè)計線路保持正交，方便支架搭設(shè)。

（4）對斜交現(xiàn)澆梁的端頭斜交三角區(qū)，可采用平面布置為類三角梯形支架的方式進行施工。