變截面連續箱梁組合支架設計與應用

徐多

摘要：隨著國內橋梁建設的發展，變截面連續箱梁以其整體性好、剛度大、外形美觀等優點被廣泛使用。本文結合撫河特大橋變截面連續梁組合支架設計與施工，重點介紹工藝技術優化及應用。

Abstract： With the development of bridge construction， the variable cross-section continuous box girder has been widely used with its good integrality， big rigidity， and beautiful appearance. Combined with the design and construction of the variable cross-section continuous box girder combination support of Fuhe grand bridge， this article main introduced the technical optimization and application.

關鍵詞：變截面；箱梁；組合支架設計；應用

Key words： variable cross-section；box girder；composite scaffold design；application

中圖分類號：[TU997] 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）06-0144-03

1 研究背景

撫河特大橋引橋共設計四聯PC變截面連續箱梁，最長一聯跨度組成為（48+2×60+35.6）m，由上、下行分離的兩個單箱雙室箱型截面組成。橋址地處江西省第二大河—撫河河道范圍內，每年汛期河水都將此區域淹沒，受長期浸泡影響，區域地層軟弱。根據撫河特大橋地質勘探情況，撫河特大橋跨堤位置覆蓋層多為淤泥質粘土，地基承載力較低。采用傳統 “條形基礎+滿堂支架”工藝施工，開挖量極大，并需進行換填處理，成本不菲，且需要較大作業場地。

經方案比選，最終確定采取鋼管沉入樁進行地基處理。為節約鋼材投入量，選用輕型“321”軍用貝雷片作為縱向主梁。腳手支架、方木、竹膠板組合構建底模架支撐體系，確保變截面連續箱梁線性符合設計及規范要求。

2 結構形式

四聯變截面連續箱梁以跨東堤左幅連續箱梁相對較長（聯長203.6m），跨徑相對較大（最大跨徑60m），單聯混凝土方量較大（設計混凝土2645m3），故以此聯連續箱梁（箱梁尺寸見圖1）作為代表進行結構計算。

組合支架結構組成自下而上分別為：①鋼管支墩為φ630×10mm鋼管，橫向間距6×3.4m，縱向間距近支點處為4.4m和9m，跨中部分為12m。②剪刀撐為[14a槽鋼。③橫梁為雙I45a工字鋼，縱向布置間距近支點處為4.4m和9m，跨中部分為12m。④縱梁為16Mn貝雷片，橫向11組，每組間距1.7m。⑤分配橫梁為I12.6工字鋼，縱向間距25×0.6m。⑥架管采用Φ48×3.5mm，橫向間距梁腹板處間距0.35m，底板及翼緣處間距0.9m，縱向間距0.6m。⑦腳手支架頂托上鋪設100×150mm方木，間距0.15m。⑧方木上鋪設12mm厚的竹膠板（支架組成詳見圖2）。

3 結構檢算[5]

3.1 計算參數

①鋼材彈性模量E=206×103MPa；②Q235鋼：[σ軸]=140MPa，[σ彎]=145MPa，[τ]=85MPa，[σ壓]=205MPa；③ 16Mn：[σ彎]=273MPa，[τ]=156MPa；④方木彈性模量E=9×103MPa；[σ彎]=9MPa，[τ]=4.1MPa；⑤竹膠板彈性模量E=9898.0MPa，[σ彎]=55MPa，[τ]=12.1MPa；⑥桿件承擔砼的彈性撓度取構件跨度的L/400。

3.2 計算荷載 ①梁體砼容重取26kN/m3；②砼超重系數取1.05；③振搗荷載取2.5kN/m2；④小型施工機械荷載取2.0kN/m2；⑤側模板、內模板和底模板按2.0kN/m2考慮。

設計荷載為：1.05×①+③+④+⑤（梁單元近支端及跨中荷載見圖3、圖4）。

3.3 結構計算 結構計算采用有限元軟件Midas Civil進行整體建模分析計算。

3.3.1 鋼管樁計算結果見圖5。近支端結構最大應力為48.9MPa，最大豎向位變形1.9mm。跨中最大結構應力40.4MPa，最大豎向位變形1.7mm，滿足要求。

3.3.2 橫梁計算結果見圖6。近支端結構最大應力為83.0MPa，最大豎向位變形3.2mm，滿足要求。跨中結構最大應力為71.3MPa，結構最大豎向位變形2.7mm，滿足要求。

3.3.3 貝雷片計算結果見圖7。近支端結構最大應力為214.1MPa，最大豎向位移變形14.4mm，滿足要求。跨中結構最大應力為187.7MPa，最大豎向位移變形20.3mm，滿足要求。

3.3.4 分配梁計算結果見圖8。近支端結構最大應力為139.2MPa，最大豎向位移變形15.4mm，滿足要求。跨中結構最大應力為45.9MPa，結構最大豎向位移變形20.8mm，滿足要求。

3.3.5 腳手支架計算。鋼管支架步距以L=1.2m計算：長細比λ=l/i=1200/15.78=76，由λ=76查表得折減系數ψ=0.70，則鋼管允許用壓力為[N]=ψA[σ]=0.70×489×140=47.9kN。

3.3.5.1 立桿計算 根據公式N=QBL進行計算得：①最高腹、肋板處受力N1=24.8kN<[N]=47.9kN；②翼部每桿受力N2=8.3kN<[N]=47.9kN；③梁底一般部位每桿受力N3=11.4kN<[N]=47.9kN。由于N1、N2、N3均小于許用壓力，所以立桿滿足要求。

3.3.5.2 頂部結構縱梁計算 根據公式q=QL計算得最高腹、肋板處縱梁受力最大為ql=Q1L1=41.4kN/m。

頂部結構布設安全可靠。

3.3.8 結構穩定性分析 近支端結構一、二階模態臨界荷載系數為5.1（詳見圖9），近支端結構三階模態臨界荷載系數為5.2。

跨中結構一、二、三階模態臨界荷載系數為3.2。經計算，該貝雷片施工支架滿足使用要求。

4 結語

組合支架工藝適用于地基承載力較低的軟弱地質，便于沉降觀測和線性控制，受場地因素制約小，拆裝方便靈活，材料可全部周轉，經濟實用，為類似環境橋梁施工提供了相應參考。

參考文獻：

[1]南昌市城市規劃設計研究總院.南昌市胡惠元堤延伸段道路工程施工圖設計（第二冊 撫河大橋工程）.

[2]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[3]JTG D63-2007，公路橋涵地基與基礎設計規范[S].

[4]GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].

[5]路橋施工計算手冊，人民交通出版社.

[6]JGJ/130-2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].