李 軍

（中鐵十四局集團鐵正檢測科技有限公司，山東 濟南 250000）

1 工程概況

通泰揚特大橋如皋西高架站橋段47-48#墩設(shè)計為2聯(lián)24m 雙線變寬簡支箱梁，截面形式為單箱雙室等高度，梁端頂板、底板及腹板局部向內(nèi)側(cè)加厚，梁高3.035m、底寬7.476～5.486m、頂寬11.46～13.45m，外側(cè)懸臂長1.83～2.95m，箱梁與線路法線夾角為0°?；A(chǔ)采用鉆孔樁基礎(chǔ)+承臺，上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝結(jié)構(gòu)簡支箱梁。橫橋向支座中心距為3.208m+3.208m（小里程側(cè)）、4.273m+4.273m（大里程側(cè)）。

工程地處長江流域太湖水系區(qū)，區(qū)內(nèi)地表水系豐沛。地基屬第四紀沖湖積相、海陸交互相及沖湖相沉積物，主要由黏性土、粉性土及砂土組成，地基穩(wěn)定性較差。根據(jù)橋梁的地形、地貌、水文、地質(zhì)情況以及結(jié)構(gòu)特點，支架采用?630mm 立柱+砂箱+三拼I40a 工字鋼+雙層貝雷梁（上下加弦桿）+I10 工字鋼分配梁+10cm×10cm 方木+鋼模（側(cè)莫）、木模板（內(nèi)模、底模）施工。

2 工程特點與難點

該工程為單箱雙室等高度雙線變寬簡支箱梁，主要結(jié)構(gòu)特點為橋面寬度11.46～13.45m，橋面逐漸變寬，混凝土方量增加，對支架要求較高，同時，該段位于第四紀沖湖積相、海陸交互相及沖湖相沉積物地區(qū)，地基承載力較差[1]?；谝陨辖Y(jié)構(gòu)特點，支架設(shè)計是工程的重難點，要根據(jù)現(xiàn)場實際情況對比多種方案，從安全、質(zhì)量及經(jīng)濟角度考慮，最終方案選用梁跨式組合支架，即鋼管立柱+雙層貝雷梁相結(jié)合的施工方法[2]。

3 支架基礎(chǔ)設(shè)計

由于工程地質(zhì)條件較差，跨中不具備設(shè)置支柱條件，從安全、質(zhì)量及經(jīng)濟角度考慮，跨中不設(shè)置支柱基礎(chǔ)，兩端支柱利用既有橋梁承臺作為基礎(chǔ)[3]。即每跨設(shè)置2 排鋼管支柱，每排設(shè)置5 個，支柱支撐在橋梁承臺上，支柱橫橋向間距2.5m（兩側(cè)鋼管立柱間距3.0m），支柱與承臺通過預(yù)埋螺栓連接?；A(chǔ)施工完成后及時完善場地內(nèi)排水設(shè)施，避免雨水對基坑及場地的浸泡。

4 支架體系設(shè)計

支架體系自梁底向下依次為鋼模板（側(cè)模）、木模（底模與內(nèi)模）+10cm×10cm 方木+I10 工字鋼分配梁+雙層貝雷梁（上下增加弦桿）+三拼I40a 工字鋼+砂箱+?630×10mm 立柱。立柱縱橋向設(shè)置2 排，每排布置5 根，立柱采用?=630mm 壁厚δ=10mm 鋼管，間距2.5m（兩側(cè)3m），鋼管立柱間采用[20 槽鋼焊接連接；立柱上放置砂箱+三拼I40a 工字鋼橫梁，橫梁單側(cè)外露翼緣板100cm；橫梁上布設(shè)7 組20 片雙層貝雷梁，貝雷梁橫向間距（270+90×3+60+90×3+60+90×3+180）cm，貝雷梁橫向采用花窗連接，并采用[16 槽鋼進行加強；貝雷梁上布設(shè)I10 工字鋼橫向分配梁，分配梁縱橋向間距60cm，其上布設(shè)10cm×10cm 方木，間距30cm，腹板處間距15cm；底模和內(nèi)模采用1.5cm 竹膠板，側(cè)模采用定型鋼模板。

4.1 鋼管立柱設(shè)計

采用?630×10mm 鋼管，縱橋向設(shè)置2 排，橫橋向設(shè)置5 根，間距2.5m（兩側(cè)3m）。鋼管接長采用對接焊接方式，確保支柱上下同心，并用加勁肋滿焊加強，焊縫厚度（hf）＞8mm。鋼管兩端焊接厚度2cm 鋼板托盤，立柱底部與橋梁承臺基礎(chǔ)通過M20 膨脹螺栓連接，螺栓長度20cm，立柱間采用[20 槽鋼連接，提高立柱間的整體穩(wěn)定性。立柱與墩身間采用2[20#槽鋼作為撐桿連墻件，利用墩身施工時的拉桿孔采用?25mm 精軋螺紋鋼進行連接。

4.2 落梁系統(tǒng)設(shè)計

采用定型砂箱，用砂須過篩、炒干，用砂不超過砂箱高度10cm，然后使用壓力機進行預(yù)壓，預(yù)加壓力200t，預(yù)壓后用4 根?25mm 鋼筋將砂箱上下結(jié)構(gòu)焊接固定，安裝完成后，砂箱下座板與托盤用螺栓連接，將把上座板與橫梁進行焊接加固。

4.3 橫梁設(shè)計

橫梁采用三拼I40a 工字鋼焊接成整體，焊縫按照拼接方式每2m 處上下焊接10cm，同時每4m 處上下增加1 塊30cm×30cm×1cm 的鋼板進行綁焊補強。橫梁接長采用通縫焊接，焊縫厚度≥8mm，接縫兩側(cè)用16mm 厚鋼板焊接加強。工字鋼下端與砂箱焊接固定，并設(shè)置限位裝置，防止工字鋼移位[4]。

4.4 貝雷梁設(shè)計

貝雷梁采用國產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)貝雷片組合而成，共20 榀，間距（270+90×3+60+90×3+60+90×3+180）cm，貝雷梁通過螺栓連接，橫向采用花窗連接，縱向間距3m，下設(shè)[16 槽鋼加強，連接處采用螺栓固定，順橋向間距3m。貝雷梁橫向限位裝置采用橫梁上焊接[16 槽鋼在貝雷梁兩側(cè)固定，并用U 型筋（φ20mm）與橫梁加強。

4.5 橫向分配梁設(shè)計

采用I10 工字鋼，長15m，通過焊接接長，間距60cm。分配梁與貝雷梁間采用U 型卡固定，U 型卡由φ20mm 鋼筋加1cm 鋼板制作而成。上面縱向鋪設(shè)10cm×10cm 方木，底板處間距30cm，腹板處間距15cm，底模采用1.5cm 厚竹膠板。

5 支架體系結(jié)構(gòu)計算

材料強度設(shè)計值和受彎構(gòu)件撓度容許值見表1 和表2。

表1 材料強度設(shè)計值

表2 受彎構(gòu)件撓度容許值

5.1 荷載取值

荷載取值如下：1）混凝土容重為26kN/m3。2）模板荷載為內(nèi)模1.2kN/m2；外模2kN/m2。3）施工人員、堆放荷載為2.5kN/m2。4）傾倒混凝土沖擊荷載為2kN/m2。5）振搗混凝土產(chǎn)生荷載為2kN/m2。

5.2 荷載分析

因為梁體部分支撐于墩頂，所以這次支架計算荷載僅考慮支架實際支撐的梁體部分。為方便計算荷載，按照簡支梁截面變化，取2 個特征截面，按照等截面計算梁體質(zhì)量[5]。由于支架結(jié)構(gòu)為臨時結(jié)構(gòu)，因此荷載為1.3×（梁體荷載+模板荷載）+1.5×（施工人員、材料及機具荷載+振搗產(chǎn)生的荷載+澆筑混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載）。

翼緣板區(qū)域荷載：N1=1.3×（0.3×26+1）+1.5×（1+2+2）=18.94kN/m2

普通梁段荷載：N2=1.3×（1.45×26+1）+1.5×（1+2+2）=57.81kN/m2

加厚梁段荷載：N3=1.3×（2.15×26+1）+1.5×（1+2+2）=81.47kN/m2

5.3 檢算模型

采用Midas Civil 建立支架模型，對受力情況進行分析，支架檢算模型，如圖1 所示。

圖1 Midas Civil 檢算模型圖

5.4 強度計算

5.4.1 工字鋼分配梁檢算

分配梁參數(shù)：I10 工字鋼，長度15m，間距60cm；工字鋼支撐在雙層貝雷梁上，承擔(dān)由方木傳遞的集中力；q1=57.81×0.9=52.03kN/m，q2=81.47×0.6=48.88kN/m；取最不利荷載，建立Midas Civil 模型，如圖2 和圖3 所示。

圖2 組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖3 剪應(yīng)力圖（單位：MPa）

最大組合應(yīng)力197MPa＜[σ]=215MPa。

最大剪應(yīng)力47.3MPa＜[τ]=125MPa。

綜上所述，I10 工字鋼分配梁的強度和剛度滿足承載力要求。

5.4.2 貝雷梁檢算

貝雷梁參數(shù)：采用雙層貝雷梁，單片長度為3.0m，單層貝雷梁高度為1.5m，橫向間距為（270+90×3+60+90×3+60+90×3+180）cm。貝雷梁承擔(dān)主梁上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載，包括主梁自重、施工人員以及堆載荷載。采用Midas Civil 建立貝雷梁組成的空間整體模型，構(gòu)件均采用梁單元模擬。計算結(jié)果如圖4 和圖5 所示。

圖4 組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

組合應(yīng)力287.7MPa＜[σ]=310MPa，滿足規(guī)范要求。

剪切應(yīng)力67.7MPa＜[τ]=180MPa，滿足規(guī)范要求。

綜上所述，貝雷梁的強度和剛度驗算滿足規(guī)范要求。

5.4.3 工字鋼橫擔(dān)檢算

橫擔(dān)參數(shù)：采用三拼I40a 工字鋼，長度為15m，橫擔(dān)承受貝雷梁傳遞的集中荷載，計算結(jié)果如圖6、圖7 所示。

圖6 組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖7 剪應(yīng)力圖（單位：MPa）

組合應(yīng)力=142.9MPa＜[σ]=215MPa，滿足規(guī)范要求。

剪切應(yīng)力68.8MPa＜=[τ]=125MPa，滿足規(guī)范要求。

綜上所述，工字鋼橫擔(dān)強度和剛度滿足規(guī)范要求。

5.4.4 鋼管立柱檢算

采用φ630×10mm 鋼管，縱橋向設(shè)置2 排，橫橋向設(shè)置5 根，中間立柱間距為2.5m（兩側(cè)為3m）。在鋼管立柱上放置三拼I40a 工字鋼橫梁。取最不利荷載對鋼管強度穩(wěn)定性進行計算，結(jié)果如圖8、圖9 所示。

圖8 組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖9 軸力圖（單位：MPa）

組合應(yīng)力163.3MPa＜[σ]=215MPa，滿足規(guī)范要求。

由計算可知，鋼管柱受到的最大軸力為1872.5kN，鋼管柱長度2.8m，型號Φ630×10mm，鋼管凈截面積194.78cm2，最小回轉(zhuǎn)半徑21.9cm，鋼管計算長度系數(shù)取2.0，則鋼管柱長細比：λ=2.0×2800/21.9=25.3。

通過《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017）附錄表D.0.2，得到穩(wěn)定系數(shù)φ=0.951。計算結(jié)果如下：1872.5×100/0.951×19478=200.6MPa＜[σ]=215MPa。

綜上所述，鋼管承載力滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)論

該文介紹了通泰揚特大橋如皋西高架站橋段47-48#墩24m 雙線變寬簡支箱梁梁跨式組合支架的設(shè)計和應(yīng)力計算，支架根據(jù)該工程的地形、地貌、水文、地質(zhì)情況和結(jié)構(gòu)特點，從基礎(chǔ)設(shè)計、鋼管立柱、橫梁、貝雷片、橫向分配梁的選擇和布局，采用Midas Civil 軟件進行計算，組合支架的各組成構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性均滿足要求，后續(xù)通過支架預(yù)壓和簡支箱梁混凝土澆筑驗證支架沉降、變形和承載能力均滿足施工安全和質(zhì)量要求，為該項目簡支箱梁施工提供技術(shù)保障。