某鐵路跨公路連續梁支架方案

張義民

摘 要：連續梁滿堂紅支架施工，是保證施工質量安全的重要環節，尤其是跨越公路、鐵路等，既要保證施工，又要保證行車空間和安全，文章根據某已經竣工的工程實際，論述了如何布置支架和受力檢算的方法、步驟。

關鍵詞：連續梁；支架；檢算

1 工程概況

該連續梁某鐵路跨305國道特大橋之一，連續梁部分為31.5m+50m+31.5m三孔一聯預應力混凝土結構。

梁部采用單箱單式變截面結構，中支點處梁高3.5m，主跨跨中及邊跨端支點梁高2.5m，期間采用二次拋物線過渡連接，箱梁截面型式見圖1。

根據施工圖要求，連續梁部分的施工方法采用滿堂式臨時支架作為施工平臺，在施工平臺上現澆混凝土并完成預應力鋼筋張拉工作。

2 支架方案

根據該箱梁的外部幾何尺寸，臨時支架由鋼頂柱和工字鋼縱橫梁組合而成。中支架頂柱采用舊鋼梁弦桿，該弦桿由兩根槽鋼對口焊接而成，在鋼頂柱上搭設工字鋼縱橫梁，根據所承受荷載的大小和形式的不同，分別采用512、450和370型工字鋼。

3 受力檢算

3.1 荷載計算

由圖1，當梁高H=3.5m時，截面凈面積A=7.5m2，則單位長度一期恒載：q1=γ×A=25kN/m3×7.5m2=187.5kN/m，當梁高H=2.5m時，截面凈面積A1=4.4m2，則單位長度一期恒載：q1=γ×A=25kN/m3×4.4m2=110kN/m。

施工人員荷載按3kN/m2計，梁部頂寬3.9m，則單位長度施工人員荷載：q2=3×3.9=11.7kN/m；

周轉料及小型機機具按2kN/m2計，則周轉料和小型機具荷載：q3=2×3.9=7.8kN/m；

以上各項荷載合計：qmax=q1+q2+q3=187.5+11.7+7.8=207kN/m，qmin=q1+q2+q3=110+11.7+7.8=129.5kN/m。

3.2 縱梁計算

由于箱梁底寬B=2.68m，根據工字鋼的幾何尺寸在2.68m范圍內最多可布置6根工字鋼，基于此，推算6根工字鋼在撓度滿足施工剛度1/500時，512工字鋼的最大跨度。縱梁受荷載作用如圖2，單跨簡支梁跨中撓度公式：f=（5qL4）/（n384EI）=L/500

其中：q=qmax=207Kn，E=2.1×105MPa，I=50639cm4，將以上數值代入上式得：

f=（5×207×L4）/（6×384×2.1×108×50639×10-8）=L/500

L=Lmax=7.79m。

圖2 縱梁受力簡圖

由于512工字鋼L=13.0m，450工字鋼L=12.0m，并且跨305國道保證單車道凈寬不小于4.0m，且連續梁橋軸線與305國道中心線夾角50°10′。所以將L值擬為小于6m較為合理，下面我們按L=6m進行檢算臨時支架。

計算當L=6.0m時所需512工字鋼的根數n，公式f=（5qL4）/（n384EI）=L/500，f=（5×207×64）/（n×384×2.1×108×50639×10-8）=L/500，n≥2.7根，根據構造要求，箱梁底面選用4根512工字鋼。

3.3 橫梁計算

施工平臺的橫向寬度除滿足構造物的幾何尺寸外，還考慮了施工時人員機具的位置，所以橫向寬度B≥3.9+2×0.5≥4.9m。

擬將頂柱橫向布置為三柱式，與橋軸線正交排架鋼頂柱間距L=2.5m，橫向工字鋼長度L≥6.0m與橋軸線斜交排架鋼頂柱間距L=3.5m，橫梁工字鋼長度L=8.0m。

（1）計算橫梁外荷載

將橫梁簡化為一個單跨簡支梁，由圖1，橫梁受集中荷載P。

3.4 鋼頂柱計算（截面如圖5）

鋼頂柱共有三種型式，分別為32a、38和40槽鋼對口焊接，頂柱檢算以兩根32a槽鋼對口焊接為例（按小截面頂柱計算）。截面慣性矩計算：Ix=2Ix1=2×7600=15200cm4

Iy=2Iy1+A×（312/2-2.24）2=2×305+48.5×178.49=9267cm4

因為Ix>Iy所以頂柱布設時X軸應橫橋向布設。

（1）強度檢算

荷載計算：RA=RC=（p/L）（2a+b）=（302/2.5）（2×0.5+0.8）=218kN

RB=（p/L）（2a+b）=（302/2.5）（2×1.2+0.8）=390kN

因為中間頂柱承受左右兩跨荷載所以中頂柱承受的豎向荷載R1=2RB=2×390=780kN

（2）強度檢算（取最大荷載）

б=RB/Am=780/（48.513×2）=80.5MPa<[б]（可）

（3）總體穩定檢算

頂柱最大高度為7.8m，以高度L=8m進行檢算

3.5 支架基礎

（1）主跨跨越既有305國道，距路面以下4m為淤泥質粉質粘土，國道路基經多年行車后，承載力較高，地基允許承載力可達到150KPa，主跨臨時基礎采用人工開挖，挖深在1.0～1.5m之間，不擾動軟弱下臥層，基礎可不作加固處理。兩邊跨范圍內亦存在淤泥質粉質粘土層，該土層承載力較低（б=70KPa），在受水浸泡并受到振動時，呈流塑狀態，在淤泥質粉質粘土上覆蓋一層粉質粘土，平均層厚2.0m，承載力б0在120KPa-180KPa之間，但由于施工擾動及順公路方向水渠浸泡，該處地基采用旋噴樁加固以提高承載力改善地層受力狀態。根據橋位處地質情況并結合滿堂支架現澆砼施工特點，臨時支架基礎擬采用條形明挖基礎，基礎材料采用C15砼。

鋼頂柱橫向間距2.5m和3.5m，擬定基礎總高度為1.0m，臨時基礎底層設一層鋼筋網，以抵抗可能出現的拉應力。位于305國道上的基礎，為避免過往車輛誤撞鋼頂柱，在路面以上修建順公路方向的船形梭頭。

（2）基礎檢算

作用在基礎上的荷載為：

∵P1=218kN；P2=781kN；W=25×（1.0×6.4+2.0×7.4）×0.5=265kN

∴N=∑P=218×2+781+265=1482kN，又∵A=7.4×2.0=14.8m2，

∴作用在基礎底上的應力為：σ=N/A=1482/14.8=100.1KPa

每座基礎下擬布置旋噴樁14根，間距為1.2m；排距為1.2m；群樁承載力σ=（〔P〕×n）/A=（143.41×14）/14.8=135.7KPa，135.7KPa>100.1KPa

因此，以上布置旋噴樁可以滿足地基承載力要求。