高墩大跨現(xiàn)澆梁組合支架方案設(shè)計(jì)

（中鐵二十五局集團(tuán)第四工程有限公司，廣西 柳州 545000）

1 依托工程概述

丹大快速鐵路前陽至莊河段西房身大橋3#～6#墩40+64+40m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，梁體為單箱單室、變高度、變截面結(jié)構(gòu)，箱梁頂寬12.0m，箱梁底寬6.7m，頂板厚度40cm，隔墻處加厚，按折線變化，底板厚度40至80cm，按直線變化，腹板厚48至80cm，隔墻處加厚，按折線變化。由于工期緊張，如果采用掛籃施工將無法按期竣工，為此通過變更設(shè)計(jì)采用現(xiàn)澆施工方案。但因本橋所處地理位置比較復(fù)雜，而且墩高較高，所以經(jīng)過綜合論證擬采取大跨度梁式支架方案，即混凝土條形擴(kuò)大基礎(chǔ)＋鋼管支墩＋貝雷梁的梁式支架的形式，本文結(jié)合具體工程對(duì)該類支架進(jìn)行了設(shè)計(jì)驗(yàn)算，可為同類工程提供參考。

2 施工方案設(shè)計(jì)

2.1 方案初步設(shè)計(jì)

本橋初步擬定采用梁式支架法施工，具體形式為如圖1所示的混凝土條形擴(kuò)大基礎(chǔ)＋鋼管支墩＋貝雷梁的梁式支架的形式。

（1）全橋共設(shè)14排鋼管樁，其中6排直接支持在橋墩承臺(tái)上。其他8排采用混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，主跨有2排6根鋼管樁的擴(kuò)大基礎(chǔ)需要在河內(nèi)設(shè)置混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)。

（2）擴(kuò)大基礎(chǔ)初步擬定尺寸為1400×200×100cm，即橫向長14m，寬2.0m，高1m，混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)約需C20混凝土224m3，對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求是350kPa。

（3）鋼管樁采用外徑1020mm的鋼管，壁厚10mm；每排鋼管樁上布置橫向2根I45工字鋼做橫向連接和分配梁。

（4）縱梁采用貝雷梁結(jié)構(gòu)，布置形式如圖2所示，橫向共布置16片貝雷梁，全橋共需貝雷梁約780片。

（5）貝雷梁上的橫向分配梁采用I20工字鋼，初步擬定間距為60cm，局部30cm，全橋約需12m長I20工字鋼250根。

2.2 方案驗(yàn)算

（1）驗(yàn)算荷載

1）新澆注鋼筋混凝土重量N1；本橋每延米自重荷載

Pi為每計(jì)算階段箱梁自重最大值）。

2）模板重量N2；初步估算模板荷載設(shè)計(jì)值

3）施工人員和施工設(shè)備荷載

4）振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載

5）傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的沖擊荷載

6）梁式支架自重荷載

7）其他可能不可預(yù)見的荷載

（2）梁式支架驗(yàn)算

1）貝雷梁驗(yàn)算

對(duì)于1200cm跨徑，保守的取B4號(hào)塊箱梁自重荷載進(jìn)行驗(yàn)算，本節(jié)段箱梁每延米自重荷載

則貝雷梁的驗(yàn)算荷載為

此時(shí)貝雷梁的最大彎矩和剪力分別為（保守按簡支梁計(jì)算）

經(jīng)查貝雷梁技術(shù)資料可知，單排單層不加強(qiáng)貝雷梁每片的抗彎允許承載力允許抗剪承載力考慮到多排的不均勻承載力折減系數(shù)9.0=k。設(shè)計(jì)取橫向布置18片貝雷梁，則有

驗(yàn)算通過。

2）鋼管墩驗(yàn)算

經(jīng)分析可知本橋梁式支架的⑥號(hào)鋼管支墩的荷載最大，而且高度也最高，所以最為不利。因此，只要⑥號(hào)鋼管支墩滿足設(shè)計(jì)需求，其他各鋼管支墩均能滿足要求。⑥號(hào)鋼管支墩的豎向荷載為

本橋梁式支架的豎向鋼管支墩均采用Φ1020，壁厚10mm的鋼管樁，每根鋼管的幾何參數(shù)如下：截面積：A＝317.3cm2；慣性矩：Ix＝404638cm4；慣性半徑：ix＝35.7cm；單位重量：G＝249.0kg/m；允許應(yīng)力：則每根鋼管的最大允許承載力：[]=′=sAPi317.3 cm2×140MPa ＝ 4442kN

由此可知：采用2根鋼管樁即可滿足承載力要求，本設(shè)計(jì)考慮構(gòu)造要求采用5根鋼管樁結(jié)構(gòu)。保守地按中間3根鋼管受力計(jì)算，此時(shí)每根鋼管樁承擔(dān)的荷載Pi=2309kN。

為了安全，保守地將鋼管樁看作是兩端鉸接結(jié)構(gòu)，取鋼管樁最大高度h=2500cm，此時(shí)長度系數(shù)1=m，可知：

查表得：755.0=f

驗(yàn)算通過。

3）I45工字鋼橫梁承載力驗(yàn)算

根據(jù)以上分析可知對(duì)于鋼管支墩上I45工字鋼橫梁進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，同樣是⑥號(hào)鋼管支墩上橫梁所受荷載最大。

擬采用2根I45b工字鋼做縱向貝雷梁的下橫梁，I45工字鋼的幾何參數(shù)如下：

抗彎截面模量：Wx＝1500cm3；抗剪切模量：Sx＝887.1cm3；抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：=f205MPa抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：則每根I45b工字鋼所能承受的最大彎矩和剪力分別為：

由此可知： 采用2根I45b工字鋼做下橫梁能夠滿足荷載需要，驗(yàn)算通過。

結(jié)語

本文提出的高墩大跨組合支架設(shè)計(jì)方案具有克服滿堂支架高度受限的優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)地形地質(zhì)條件實(shí)用性更強(qiáng)。通過實(shí)踐證明該施工方案是可行的。但在具體工程支架設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和基礎(chǔ)承載力進(jìn)行驗(yàn)算，確保安全。

[1]鐵道部.鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[M].北京：鐵道出版社，2010.