姜強基 JIANG Qiang-ji

（中國中鐵一局集團有限公司，西安710000）

1 工程概況

項目起點長樂市古槐鎮(zhèn)前塘村，通過前塘樞紐互通與福州繞城公路東南段、長平高速公路相連，經長樂市羅聯(lián)鄉(xiāng)、福清陽下街道、龍山街道、海口鎮(zhèn)、龍?zhí)镦?zhèn)、跨東港至江陰鎮(zhèn)，終于江陰鎮(zhèn)莊前村，通過莊前樞紐互通與漁平高速公路、江陰疏港支線相連，線路長40.238公里。主線采用雙向六車道高速公路標準，設計時速100公里，路基寬度33.5m。本標段現(xiàn)澆連續(xù)梁共計27聯(lián)，本文就其中有代表性的莊前互通主線2號橋第七聯(lián)，為（臨時支墩+鋼梁組合）形式進行論述。

2 現(xiàn)澆箱梁支撐結構布置及搭設要求

主線2號橋第七聯(lián)，本聯(lián)跨度組合為42m+47m+39m，標準斷面梁高2.6m，24#墩橫梁處梁高3m，均為本標段最高梁高，貝雷梁最大跨度為本標段現(xiàn)澆梁貝雷梁支架最大跨度12m。腹板下設置4片貝雷梁，箱室及翼板下設置2片貝雷梁。貝雷梁下為雙拼40b工字鋼橫梁，下邊立柱為530mm×8mm鋼管，鋼管下方設置1.5m×1.5m×0.5m混凝土預制塊。主線2#橋第七聯(lián)支架受力為2m以上梁高支架最不利受力情況?，F(xiàn)澆箱梁內模支撐采用鋼管支架支撐，橫桿使用十字扣件與立桿相連接，立桿采用底托及頂托進行調節(jié)標高。立桿頂橫橋向設10×10cm方木骨架，間距90cm，方木骨架上縱向鋪10×10cm方木頂板間距40cm，腹板間距30cm；模板采用厚15mm的優(yōu)質竹膠合板，腹板采用Φ48鋼管做為橫肋，用φ16鋼筋作為拉桿進行加固。內模支撐立桿橫向間距最大不得超過120cm，縱向間距為90cm，橫桿步距最大不得超過120cm。

3 主線左幅第七聯(lián)現(xiàn)澆梁支架驗算

根據(jù)本聯(lián)現(xiàn)澆箱梁的結構特點，在施工過程中將涉及到以下荷載形式，同等3m梁高截面，支架布置同此梁，則其余梁高驗算不再綴敘：①q1——箱梁自重荷載，新澆混凝土密度取2600kg/m3。②q2——箱梁內模、底模、內模支撐及外模支撐荷載，按均布荷載計算，經計算取q2＝1.0kPa（偏于安全）。③q3——施工人員、施工材料和機具荷載，按均布荷載計算，當計算模板及其下肋條時取2.5kPa；當計算肋條下的梁時取1.5kPa；當計算支架立柱及替他承載構件時取1.0kPa。④q4——振搗混凝土產生的荷載，對底板取2.0kPa，對側板取4.0kPa，計算支架立柱時，可采用1.0kN/m2。⑤q5——新澆混凝土對側模的壓力。⑥q6——傾倒混凝土產生的水平荷載，取2.0kPa。⑦q7——支架自重，經計算支架在不同布置形式時其自重如表1所示。

表1 滿堂鋼管支架自重

3.1 荷載組合

表2 模板、支架設計計算荷載組合

3.2 荷載分項系數(shù)取值

荷載分項系數(shù)取值根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T-50-2011）實施手冊表5-34取值。

3.3 荷載計算

箱梁自重q1計算：

根據(jù)跨主線現(xiàn)澆箱梁結構特點，我們取截面圖一（標準斷面）代表截面進行箱梁自重計算，并對代表截面下的支架體系進行檢算，首先分別進行自重計算。

表3 荷載分項系數(shù)取值

①標準斷面處q1計算。

圖1 標準段橫斷面

標準段橫斷面處底板空心箱室處

②橫梁斷面（圖2）處q1計算。

圖2 橫梁段橫斷面

③翼板下q1計算。

翼板平均厚度0.315m

④頂板q1計算。

頂板厚度0.25m

4 結構檢算

4.1 箱梁翼緣板下鋼管頂托橫梁驗算

本施工方案中翼緣板下鋼管架頂托上橫梁采用10#工字鋼單層布設，間距為0.9m，按橫橋向跨徑0.9m連續(xù)梁來計算：

①10#工字鋼截面特性。

截面抵抗矩：W=49cm3

截面慣性矩：I=245cm4

截面面積:A=14.33cm2

容許抗彎應力：[σ]=160MPa

彈性模量：E=2.05×105MPa

②彎拉應力驗算。

線荷載為：

作用在橫梁上的集中荷載為：P=51.984/10*0.9=4.679kN；跨中最大彎矩：M=PL/4=4.679*0.9/4=1.053kN.m；

橫梁彎拉應力：σ=M/W=1.053×103/49=21.5MPa＜[σ]=160MPa

橫梁彎拉應力滿足要求。

③撓度驗算。

橫梁撓度：f=Pl3/48EI=4.679*0.93/48*2.05*108*245*10-8=1.41mm＜L/400=1.5mm

綜上，橫梁受力滿足要求。

4.2 貝雷梁上I14工字鋼驗算

本施工方案中貝雷梁上部橫梁采用I14#工字鋼單層布設，間距為0.9m，按橫橋向跨徑0.9m連續(xù)梁來計算：

14#工字鋼截面特性：

截面抵抗矩：W=101.7cm3

截面慣性矩：I=712cm4

截面面積：A=21.5cm2

容許抗彎應力：[σ]=215MPa

彈性模量：E=2.05×105MPa

彎拉應力驗算：

線荷載為q=[1.2（q1+q2）+1.4（q3+q4）]×B=[1.2（13+1.0）+1.4（2.5+2）]×4=92.4kN/m

作用在橫梁上的集中荷載為：

跨中最大彎矩：M=PL/4=12.29*1.33/4=4.09kN.m

橫梁彎拉應力：σ=M/W=4.09×103/101.7=40.2MPa＜[σ]=145MPa，橫梁彎拉應力滿足要求。

撓度驗算：

橫梁撓度：f=Pl3/48EI=12.29*1.333/48*2.05*108*712*10-8=0.41mm＜L/400=3.3mm

綜上，橫梁受力滿足要求。

4.3 貝雷架支架體系驗算

支墩頂安裝2根40a工字鋼作為分配梁，分配梁上橫向鋪設貝雷梁；每組貝雷片采用標準支撐架進行連接。支墩采用Φ530mm*8mm鋼管立柱，擱置在砼預制塊上，立柱頂、底部均與鋼板焊接，為提高支墩的穩(wěn)定性，在各排支墩鋼管之間縱向橫向均設置槽鋼連接。

①貝雷梁驗算。

單片貝雷梁的技術參數(shù)：

首先根據(jù)縱梁的位置對箱梁劃定區(qū)間：單側翼板面積：A1=0.42m2；單側邊腹板面積為：A2=2.95m2；箱室頂?shù)装迕娣e為：A3=1.0m2；中腹板面積為：A4=3.53m2。

1）腹板下貝雷梁驗算。

計算荷載q=[1.2×（26×3.53+1+9×0.1+2.94）+1.4×（2.5+4）]×0.9=111.46kN/m

中腹板下選用4排單層貝雷桁架片，單片計算荷載為111.46/4+1.2=29.07kN/m

本橋貝雷桁架最大跨度為12m，按3跨連續(xù)梁計算。

腹板下最大彎矩為：Mmax=0.1×ql2=0.1×29.07×122=418.6kN·m＜788.2kN·m滿足要求。

腹板下單片貝雷梁最大剪力為：

撓度=7.8mm＜12000/400=30mm

撓度滿足要求。

2）箱室下貝雷梁驗算。

線荷載：中腹板下選用2排單層貝雷桁架片，單片計算荷載為44.04/2+1.2=23.22kN/m

本橋貝雷桁架最大跨度為12m，按3跨連續(xù)梁計算。

最大彎矩為：

彎矩滿足要求。

最大剪力為：

剪力滿足要求。

最大撓度為：

撓度滿足要求。

②40a#工字鋼驗算。

貝雷梁傳遞到縱橋向40a#工字鋼的作用力以整體箱梁來分析受力。40a#工字鋼自重為0.66kN/m2，截面抵抗矩W=1085.7cm3，截面慣性矩I=21714cm4，半截面面積矩S=631.2cm3，截面面積A=86.07cm2，腹板厚度d=10.5mm。

單跨混凝土方量：

梁砼重：100.8×26（/15.7m×12m）=13.9kN/m2

線荷載：

橫向間隔2.04m設置7根鋼管立柱，計算40a#工字鋼時按五等跨連續(xù)梁進行力學性能分析。

40a#工字鋼最大彎矩：

彎曲強度：

40a#工字鋼承受最大剪力為：

40a#工字鋼承受最大剪力強度為：

滿足要求。

工字鋼跨中最大撓度為：

撓度滿足要求。

③鋼管支墩強度驗算。

由40a#工字鋼剪力圖可知，最大支座反力為：

（加上了鋼管立柱自重）

Ф530×8mm鋼管考慮到銹蝕情況，計算鋼管壁厚取6mm。鋼管立柱下端與80cm×80cm×1.2cm鋼板連接，立柱上下各布置一道剪力撐。

長細比：

查表鋼管軸心受壓構件的穩(wěn)定系數(shù)得：φ=0.678

抗壓強度：

穩(wěn)定強度：

強度滿足要求。

④立桿底座和地基承載力計算。

鋼管樁下沿橋梁軸線走向設置混凝土條形預制砼塊基礎，條形基礎寬1.5，高0.5m，長1.5m，配備必要構造鋼筋和吊點。

鋼管樁底部混凝土承壓取面積為A=2205.06cm2

樁底混凝土受壓

滿足要求。

混凝土條形基礎一部分位于現(xiàn)有道路上，從下至上結構層為粘土+50cm水穩(wěn)+16cm瀝青混凝土+混凝土條基；部分條形基礎位于回填土上面，從下至上結構層依次為分層回填粘土+20cm厚C30混凝土+條形基礎：

1）原有道路基地承載力驗算。

基底有效受力面積（基底按45°擴散）：a=1.5+（0.16+0.5）×2=2.82m；b=1.5+（0.16+0.5）×2=2.82m；A=a×b=2.82×2.82=7.95m2

基地承載力σ=N/A=（589.04+2.6×1.5×1.5×0.5）kN/7.95m2=74.46kPa；查詢地質報告，粘土6-1層，地基承載力為205kPa，滿足要求。

2）承臺、泥漿池回填區(qū)地基承載力驗算。

基底有效受力面積（基底按45°擴散）：a=1.5+（0.2）×2=1.9m；b=1.5+0.2×2=1.9m；A=a×b=1.9×1.9=3.61m2

基地承載力σ=N/A=[589.04+2.6×（1.5×1.5×0.5+1.9×1.9×0.2）]kN/3.61m2=164.5kPa

為確保安全，承臺、泥漿池等軟基回填時，必須分層碾壓密實，每層夯實后利用輕型動力觸探儀對土體進行承載力檢測，承載力不低于200kPa。

以上對支架現(xiàn)澆梁（臨時支墩+鋼梁組合）形式進行了簡要分析及總結，通過對相應工程例案進行分析，并對支架施工從上至下進行了力學分析以及驗算，可以清晰的掌握支架現(xiàn)澆箱梁施工的受力分布情況，并要求我們在施工過程中對受力較大及應力集中部位嚴格按照設計方案施作。該施工方法臨時支墩受力較集中，對地基承載力要求較高，因此施工前一定要嚴格進行驗算，調查清楚地質資料，看是否有溶洞、地下管線等洞穴，一定要妥善處理，同時該施工方法存在大量的吊裝作業(yè)，因此安全風險較高，需要制定嚴格的安全防范措施，但是該方法對地勢起伏大，存在一些障礙物時具有一定優(yōu)勢，因此也廣泛應用到施工當中。