李曉虎

（中鐵十六局集團(tuán)路橋工程有限公司，北京 101500）

0 引言

支架現(xiàn)澆施工是橋梁施工中常用的方法，相比于掛籃懸臂現(xiàn)澆施工，該施工方法具有施工方便、節(jié)約工期、便于控制、安全性高等特點(diǎn)。王登田[1]以平潭大橋?yàn)楣こ瘫尘?，介紹了強(qiáng)風(fēng)區(qū)大跨高墩現(xiàn)澆支架的方案與設(shè)計(jì)；馮令才[2]以新建武漢至十堰鐵路崔家營(yíng)漢江特大橋?yàn)槔芯苛舜罂鐝筋A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)和驗(yàn)算方法；王廣周[3]詳細(xì)分析了徐鹽高鐵徐沙河連續(xù)梁-拱現(xiàn)澆支架體系力學(xué)特性，并提出了支架現(xiàn)澆過程中橋梁線性控制措施；劉成和[4]以青連鐵路跨膠州灣特大橋?yàn)槔?，介紹了海中軟弱地層中箱梁現(xiàn)澆支架的設(shè)計(jì)布置、受力及穩(wěn)定性檢算方法，確定了支架搭設(shè)的施工工藝。孫輝等[5]針對(duì)既有分幅橋梁上方高架橋現(xiàn)澆施工的難題，設(shè)計(jì)了既有分幅橋梁上方預(yù)制拼裝高架橋梁支架體系，并提出了相應(yīng)的施工方法。吳擁軍等[6]以保定樂凱大街南延工程轉(zhuǎn)體斜拉橋?yàn)橐劳?，指出?duì)于超寬預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，在支架設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮預(yù)應(yīng)力張拉帶來(lái)附加載荷的影響。王肖等[7]提出了一種新型的梁柱式現(xiàn)澆支架模板系統(tǒng)，為新型支架體系研發(fā)提供了思路；胡健[8]研究了城際鐵路標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)支梁現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)方法；王佳峰[9]介紹了三維激光掃描技術(shù)在現(xiàn)澆橋梁支架變形監(jiān)控中的應(yīng)用，并提出了基于三維激光掃描技術(shù)的支架安全監(jiān)控系統(tǒng)。

從以上研究可以看出，支架的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算仍然是支架現(xiàn)澆施工中的重點(diǎn)，本文以鄭州某匝道橋支架現(xiàn)澆施工為例，研究了“盤扣架+貝雷梁+梁柱”現(xiàn)澆支架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算方法，介紹了支架的設(shè)計(jì)參數(shù)，分析了支架的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性，可為類似橋梁支架現(xiàn)澆施工提供參考。

1 工程概況

鄭州某匝道橋（40+43+40）m為三跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，現(xiàn)澆混凝土梁高為2.40m，底板厚度為0.22m，頂板厚度為0.25m，橋底至地面最大高度為16m，根據(jù)經(jīng)濟(jì)比選，采用了梁柱式支架現(xiàn)澆的施工方法。采用梁柱式支架時(shí)，梁底底模標(biāo)高調(diào)整繁瑣，橋梁施工完畢拆架時(shí)，一般采用砂箱等方法進(jìn)行落架，施工較為繁瑣。為了施工方便，該橋梁施工采用了“盤扣架+貝雷梁+梁柱”混合支架體系，充分利用盤扣架調(diào)整標(biāo)高的靈活性，可以實(shí)現(xiàn)橋梁底模標(biāo)高的靈活調(diào)整，同時(shí)在拆模時(shí)，采用盤扣架更容易實(shí)現(xiàn)橋梁模板的拆卸。

2 混合現(xiàn)澆支架體系設(shè)計(jì)

整個(gè)混合現(xiàn)澆支架體系包括：混凝土模板，模板下設(shè)方木次梁，方木次梁下設(shè)雙I10號(hào)工鋼作為模板主梁，模板主梁采用盤扣架支撐，盤扣立柱下端放置在雙拼I10號(hào)工鋼分配梁上，分配梁下為貝雷梁，貝雷梁下為雙拼I40a工鋼，I40a工鋼下為609@12mm鋼管柱支撐，混合現(xiàn)澆支架系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 混合現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)參數(shù)表

3 混合現(xiàn)澆支架體系模擬計(jì)算

3.1 模型建立

“盤扣架+貝雷梁+梁柱”混合式支架體系中，支架傳力較為復(fù)雜，為了準(zhǔn)確地計(jì)算支架體系中各個(gè)部件的受力和變形，進(jìn)行了整體三維有限元計(jì)算，其中強(qiáng)度和穩(wěn)定性采用強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的載荷組合，變形采用剛度對(duì)應(yīng)的載荷組合，計(jì)算模型如圖1所示。

圖1 支架整體計(jì)算模型

3.2 模板系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)有限元的計(jì)算結(jié)果，模板系統(tǒng)強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

變形計(jì)算結(jié)果如表3所示，其中，容許變形值按照梁長(zhǎng)度的1/400計(jì)算。

表3 剛度驗(yàn)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3.3 盤扣式支架計(jì)算結(jié)果分析

有限元計(jì)算結(jié)果如圖2所示，根據(jù)計(jì)算結(jié)果可確定盤扣鋼管最大軸力為N=55.4kN，托座（底座）的最大軸壓力為N=55.4kN＜[N]=180kN，滿足規(guī)范要求。

圖2 盤扣支架軸力分布圖

立桿計(jì)算長(zhǎng)度：l0=max(ηh,h′+2k a)=1.8m，立桿長(zhǎng)細(xì)比：λ=l/i=89.6＜150，滿足要求。風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計(jì)值按式（1）計(jì)算：

不組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算如式（2）所示。

組合風(fēng)荷載時(shí)，立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算如式（3）所示。

結(jié)合式（2）和（3）計(jì)算結(jié)果可知，立桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

3.4 貝雷梁計(jì)算結(jié)果分析

采用強(qiáng)度組合計(jì)算出貝雷梁的弦桿、豎桿、斜桿的軸力，其有限元計(jì)算結(jié)果如圖3（a）～3（c）所示。采用剛度組合計(jì)算出貝雷梁的變形，如圖3（d）所示。從圖3可以看出，貝雷梁右側(cè)一跨中間位置的軸力和變形較大，在施工中應(yīng)該給予重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

從圖3可以確定貝雷梁的弦桿、豎桿、斜桿的軸力，并與貝雷梁的允許軸力進(jìn)行比較，如表4所示。

表4 貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算

從表4可知，貝雷梁強(qiáng)度滿足要求。根據(jù)圖3（d）可得，貝雷梁的撓度最大為17.6mm，小于限值30mm，剛度滿足要求，但是該值較大，為保證橋梁的線性，建議在澆筑前根據(jù)貝雷梁的變形規(guī)律，設(shè)置預(yù)拱度。

圖3 貝雷梁強(qiáng)度和變形有限元計(jì)算結(jié)果

3.5 鋼管立柱計(jì)算結(jié)果分析

如圖4所示，強(qiáng)度組合下的鋼管立柱的最大應(yīng)力為73.4MPa＜215MPa，立柱強(qiáng)度滿足要求。

圖4 鋼管柱組合應(yīng)力分布

強(qiáng)度組合的立柱軸力如圖5所示，考慮了風(fēng)載荷和偏心的穩(wěn)定性分析?？紤]風(fēng)荷載最不利位置為風(fēng)荷載施加在箱梁側(cè)面，箱梁高2.4m，寬按12m，安裝支架立柱時(shí)，考慮安裝誤差及偏心，偏心距為5cm。可得考慮風(fēng)載荷和偏心時(shí)，鋼管柱的穩(wěn)定應(yīng)力滿足式（4）：

圖5 鋼管立柱支反力

因此鋼管柱穩(wěn)定性滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)鄭州某匝道橋支架現(xiàn)澆施工，采用了“盤扣支架+貝雷梁+梁柱”混合支架體系，給出了該混合支架體系的設(shè)計(jì)參數(shù)，建立了該支架體系的三維整體有限元模型，對(duì)該支架的受力進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明：該支架體系的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求；在支架體系中，貝雷梁變形較大，建議根據(jù)貝雷梁變形規(guī)律預(yù)設(shè)橋梁施工預(yù)拱度以保證其線型，同時(shí)在施工中應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控變形較大的位置，以保證施工安全。