大跨鐵路現澆連續梁滿堂支架設計

韓志會

（中鐵十五局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710018）

大跨鐵路現澆連續梁滿堂支架設計

韓志會

（中鐵十五局集團第一工程有限公司，陜西 西安 710018）

現澆連續梁施工時采用萬能腳手架滿堂支架方案具有較明顯的優勢：在同樣保證安全及質量的前提下，其投入小、成本低、施工周期短、材料周轉較快、施工作業難度低、材料來源廣、易于施工組織及施工安排，且所需場地空間小，施工控制相對容易。該施工技術可廣泛應用于各類支架。

大跨；現澆連續梁；滿堂支架；支架設計

1 工程簡介

中鐵十五局集團太中銀鐵路ZQ-I-2標北格太長高速公路特大橋上跨太長高速公路，設計為兩座雙線橋并行，橋形設計為48+80+48 m現澆連續箱梁。箱梁底寬6.7 m，頂寬12.28 m，梁高3.6～6.4 m變化。太長高速公路路基填土高度5 m，連續梁143#、144#主墩分別位于太長高速公路兩側。太中銀鐵路與太長高速公路交叉里程樁號為K782+680，連續箱梁中心線與高速公路中心線交角為63.78°，設計滿足高速公路限高及限寬要求。該區域地質情況為地面以下15 m內基本為粉質黏土、粉土、黏土、粉砂，基本水位為-0.7 m，基本力學參數為：土壤黏聚力C=9～68 kPa，內摩擦角θ=1.0～20.8°，地基承載力σ=90～110kPa。該處屬于松軟地基，地層情況較復雜，原地面以下15 m范圍內地質情況變化較大。在此條件下采用滿堂支架法，需先進行軟基處理。

2 設計依據

《鐵路橋涵設計基本規范》（TB10002.1—2005）。《鐵路橋梁鋼結構設計規范》（TB10002.2—2005）。《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002.4—2005）。《鐵路橋涵混凝土和砌體結構設計規范》（TB10002.5—2005）。《橋梁施工工程師手冊》。《公路施工手冊“橋涵”》。勘察設計院提供的地質鉆探資料。實測的橋址斷面地形圖。現澆連續梁設計圖紙。

3 設計概況

由于此段屬松軟地基，支架基礎需先進行軟基處理。支架基礎施工已制定出比較合理的施工方案，此處不再累贅。連續梁底模擬采用竹膠板，側模采用竹膠板結合鋼桁架背肋形式，內膜采用木模配合鋼管支架形式。通過與山西省高管局及太長高速公路公司進行協商，跨太長高速公路段在保證行車凈空的前提下，為縮短占用路面時間和保證高速公路行車安全，優先考慮軍用梁支架，支架基礎可以占用高速公路中央分隔帶及左右兩側緊急停車帶。因此，確定跨太長高速公路段支架采用軍用梁。支架方案確定為采用萬能桿件搭設滿堂支架，跨高速公路處采用軍用梁支架預留行車道。

4 滿堂支架設計

4.1 支架設計總說明

采用WJ碗扣腳手架，其為Φ48×3.5 mm鋼管。梁重分配原則：假定箱梁腹板的重量僅由腹板下的立桿承受，頂板和底板的重量之和僅由底板下的立桿承受，翼緣板的重量僅由翼緣板下的立桿承受。

具體布置為：在全橋長度范圍（除去太長高速公路軍用梁支架），底板下的立桿布置為（縱距×橫距）60 cm×60 cm；翼緣板下的立桿布置為60 cm×90 cm。考慮到中墩支點附近梁高較高，腹板較重，在距中墩中心線左右兩側20 m范圍內（見圖1），腹板下立桿布置為30 cm×30 cm，在該范圍之外，腹板下立桿布置為60 cm×30 cm。立桿步距為60 cm。縱木采用10 cm×10 cm方木，間距20 cm沿橫橋向滿鋪，橫木采用15 cm×15 cm方木。剪刀撐設置：橫向剪刀撐每間隔6 m設置1道，縱向剪刀撐在兩個腹板下及兩側外圍均需設置1道，共計4道。滿堂支架的布置以右線橋進行設計，詳細布置見圖2。

圖1 右線橋支架1/2立面布置圖

圖2 右線橋支架1/2平面布置圖

4.2 支架基本承載力與設計荷載

4.2.1 支架基本承載力

WJ碗扣立桿、橫桿承載性能見表1。

4.2.2 設計荷載

（1）箱梁自重，箱梁混凝土容重26 kN/m3。

（2）模板荷載，按 5.5 kN/m2計。

圖3 支架布置斷面圖

表1 立桿、橫桿承載能力

（3）施工荷載，按 3.0 kN/m2計。

（4）砼振搗荷載，按2.5 kN/m2計。

（5）傾倒混凝土荷載，按3 kN/m2計。

4.2.3 立桿豎向承載力驗算

（1）主墩處截面（梁高6.4 m）腹板下立桿荷載分析：

碗扣立桿分布30 cm×30 cm，橫桿層距（即立桿步距）60 cm。

腹板處斷面面積為 7.594 m2，7.594×26/1.0＝197.4 kN/m2。

荷載組合：1.2×197.4+1.4×14.0＝256.48 kN/m2。

則單根立桿受力為：N＝256.48×0.3×0.3＝23.0 kN＜［40 kN］（受力滿足滿足）。

（2）主墩處截面（梁高6.4 m）底板下立桿荷載分析：

碗扣立桿分布60 cm×60 cm，橫桿層距（即立桿步距）60 cm。

底板處斷面面積為 5.18 m2，5.18×26/3.6＝37.4KN/m2。

荷載組合：1.2×37.4+1.4×14.0＝64.48 kN/m2。

則單根立桿受力為：N＝64.48×0.6×0.6＝23.2 kN＜［40 kN］（受力滿足滿足）。

（3）主墩處截面（梁高6.4 m）翼緣板下立桿荷載分析：

碗扣立桿分布60 cm×90 cm，橫桿層距（即立桿步距）60 cm。

翼緣板處斷面面積為 0.89 m2，0.89×26/2.54＝9.11 kN/m2。

荷載組合：1.2×9.11+1.4×14.0＝30.5 kN/m2。

則單根立桿受力為：N＝30.5×0.6×0.9＝16.5 kN＜［40 kN］（受力滿足滿足）。

（4）邊墩處截面（梁高4.178 5 m）處腹板下立桿荷載分析：

碗扣立桿分布30 cm×60 cm，橫桿層距(即立桿步距)60 cm。

腹板處斷面面積為 4.125 m2，4.125×26/0.7＝153.2 kN/m2，荷載組合：1.2×153.2+1.4×14.0＝203.44 kN/m2。

則單根立桿受力為：N＝203.44×0.3×0.6＝36.6 kN＜［40 kN］（受力滿足滿足）。

4.2.4 地基承載力驗算

由以上計算數據可得各部位地基受力見表2。

表2 地基承載力驗算

4.2.5 縱、橫木驗算

（1）小縱木驗算。小縱木采用10 cm×10 cm方木，其容許應力：[σw]＝12 MPa，彈性模量：E＝9×103 MPa，跨中最大撓度要求滿足f＜L/500，L為計算跨度。間隔20 cm滿鋪。為安全起見，縱木的力學計算模型采用簡支梁，其強度及撓度的驗算結果見表3。

表3 縱木強度及撓度驗算結果

從以上驗算結果可知，縱木強度及撓度驗算結果滿足規范要求。

（2）大橫木驗算。大橫木采用15 cm×15 cm方木，其容許應力：[σw]＝12 MPa，彈性模量：E＝9×103 MPa，跨中最大撓度要求滿足f＜L/500，L為計算跨度。其強度及撓度的驗算結果見表4。

表4 橫木強度及撓度驗算結果

從以上驗算結果可知，橫木強度及撓度驗算結果滿足規范要求。

4.2.6 支架預拱度設置

4.2.6.1 確定預拱度時考慮的因素

在支架上澆注混凝土時，在施工時和卸架后，梁體要發生一定的下沉和產生一定的撓度，因此，為使梁體在卸架后能滿足設計規定的外形，須在施工時設置一定數值的預拱度。在確定預拱度時應考慮下列因素：①卸架后上部構造本身及活載1/5所產生的豎向撓度δ1；②支架在荷載作用下的彈性壓縮δ2；③支架在荷載作用下的非彈性壓縮δ3；④支架基底在荷載作用下的非彈性沉陷δ4；⑤由混凝土收縮及溫度變化引起的撓度δ5。

4.2.6.2 支架預拱度的計算

以上各項變形值之和，即為應設置之預拱度。除a和e項外，其余各項變形值按下列方法計算和確定：

（1）滿堂支架，支架高度為：L=11 000 mm；

彈性模量：E=2.1×105 MPa；

壓應力為：б；

其彈性變形為：δ2=Lб/E。

由支架計算結果知N=26.7kN，A＝424 mm2；

б=N/A=26 700÷424=62.97 MPa；

δ2=Lб/E=11 000×62.97/210 000=3.3 mm。

（2）支架在每個接縫處的非彈性變形，按木與木f1=2 mm,木與鋼f2=2 mm，頂（底）托f3=1 mm計,則根據支架布置形式δ3=f1+f2+2f3=6 mm。

（3）支架基礎沉陷，參考《橋梁施工工程師手冊》支架置于混凝土上時δ4=3 mm。

（4）由以上數據可計算出：支架預拱度 δ=δ1+δ2+δ3+δ4+δ5=3.3+6+3=12.3 mm

4.2.6.3 支架預拱度的設置

根據梁的撓度和支架的變形所計算出來的預拱度之和，為預拱度最高值，應設置在梁的跨徑中點，其他各點的預拱度以中間點為最高值，以梁的梁端支座墊石中心線為0。

5 結束語

中鐵十五局集團太中銀鐵路ZQ-I-2標北格太長高速公路特大橋現澆連續梁萬能腳手架滿堂支架設計是在與軍用梁支架對比之后選定的方案。通過對比，滿堂支架方案具有較為明顯的優勢：在同樣保證安全及質量的前提下，其投入小，成本低，施工周期短，施工作業簡便，施工人員熟練程度較高、施工難度低、且材料來源廣、周轉快、所需場地空間小，易于施工組織及施工安，施工控制相對容易。目前，鐵路建設市場逐年擴大，競爭也日趨激烈，且目前普遍建設工期緊，因此，鐵路建設橋梁工程中連續梁施工往往成為控制性工程，現澆施工也越來越普遍，滿堂支架法具有較高的經濟和社會推廣價值，將有很好的應用前景。

The Full Bearing Design of Situ Continuous Beam for Big-span Railway

Han Zhihui

Using the full support program of universal used scaffolding in the situ continuous beam construction has a distinct advantage:in the same premise of ensuring safety and quality,it has the features including small investment,low cost,short construction period,fast material flow，low difficulty of construction operation，wide material source，easy to construction organization and construction arrangement,requiring little floor space,relatively easy to control construction.The construction technology can be widely used in various types of bearings.

cross；situ continuous beam；full bearing；bearing design

U 448.21+5

A

1000-8136(2011)08-0085-03