跨線施工現澆連續梁預留車行門洞支架設計及計算

謝 維 飛

(中鐵二十五局集團有限公司，廣東 廣州 510600)

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跨線施工現澆連續梁預留車行門洞支架設計及計算

謝 維 飛

(中鐵二十五局集團有限公司，廣東 廣州 510600)

結合從莞高速惠州段工程實例，探討了跨線施工現澆連續梁預留門洞支架搭設方案，分別闡述了門洞尺寸、支架基礎、支墩、支架結構及模板結構的設計方法，并對門洞支架作了檢算，指出支架的強度、剛度以及穩定性均滿足要求。

連續箱梁，門洞，支架，鋼管柱

1 工程概況

從莞高速公路惠州段園洲高架橋左幅第十二聯、右幅第十一聯上跨園洲鎮地方和安大道，采用一聯現澆連續箱梁上跨，左幅跨徑布置(32+32.4+32.8+25.3)m，右幅跨徑布置(26.5+32.5+32+31.5)m。

該聯上部結構為單幅單箱雙室等截面現澆預應力混凝土連續箱梁，梁高1.9 m，等截面連續箱梁頂底板相互平行，腹板厚為45 cm～65 cm，頂板厚25 cm，底板厚22 cm，懸臂端部厚為45 cm，端部厚為15 cm，懸臂長230 cm。

根據交警和政府部門要求，施工期間必須保證和安大道正常通行，經現場實地考察，在跨路處設置(1-8×5)m車行門洞，經測量連續梁底至和安大道現有路面凈高7.1 m，能滿足設置車行門洞凈高要求。

2 支架設計方案

2.1 車行門洞設置要求

根據該處和安大道地形，沿和安大道走向設置雙向兩車道車行門洞，門洞凈高不小于5.0 m，單洞凈寬不小于8 m，門洞頂部設防落棚，門洞支架采用φ630鋼管作為承重柱，承重柱基礎采用混凝土條形基礎，其主梁采用工字鋼梁，然后在工字鋼梁設鋼管支架。其余部位均采用鋼管支架，在地基表面進行處理，以保證支架基底應力不超過地基承載力。

2.2 車行門洞布置及搭設

1)車行門洞支架布置及搭設。

在和安大道兩側上施工2道條形基礎，高80 cm，寬100 cm。基礎澆筑時在每根鋼管樁設計位置預埋4塊尺寸20 cm×20 cm，厚度2 cm鋼板(鋼板下焊有15 cm長Φ20錨筋伸入混凝土)。

立柱采用φ630 mm鋼管樁，鋼管樁須接長時綁焊鋼板，鋼管樁與預埋鋼板接觸面滿焊，加焊三角鐵作加勁板，鋼管樁頂加焊1 cm厚鋼板，且加焊三角鐵作加勁板。

跨線門式框架采用鋼管柱和工字鋼平臺支架體系，工字鋼平臺支架體系由門式立柱上雙拼2Ⅰ45a工字鋼橫向分配梁，橫向分配梁與鋼管樁頂鋼板焊接連接，橫向分配梁上鋪設Ⅰ45a工字鋼縱梁(間距為50 cm)，縱梁與底部橫向分配梁通過焊接連接。分配梁上焊接調平鋼管，并設置頂托調節梁底標高。所有工字鋼、鋼管等材料均在加工場依設計尺寸下料加工，嚴禁在跨路支架上焊接和切割。

2)車行門洞布置。

門洞斷面圖如圖1，圖2所示。

3 門洞支架驗算

3.1 荷載分析

鋼筋混凝土梁體自重，在計算時，按梁體整體一次澆筑荷載取值，取鋼筋混凝土自重26 kN/m2，按最不利情況計算。

腹板部位：

1.9×0.65×2.6=3.211 t/m2。

非腹板部位：

0.47×1×2.6=1.222 t/m2。

中橫梁部位:

1.9×1×2.6=4.94 t/m2。

3.2 門洞縱向工字鋼梁受力計算

1)車行門洞搭設。

根據預留門洞凈要求，預留門洞鋼管柱混凝土基礎寬1.0 m，基礎鋼管柱間距3.5 m，和安大道與從莞高速交角為55°，計算跨徑為8 m，為了確保行車道凈空，采用Ⅰ45a工字鋼跨越行車道支撐鋼管支架。

2)荷載分析。

門洞縱梁采用垂直與條形基礎布置，搭設間距50 cm。

q=0.5×1.5×26=19.5 kN/m(腹板部位)。

3)受力計算。

Ⅰ45a縱梁跨度8 m。自重q0=0.804 kN/m，截面特性如下：A=102.4 cm2，Wx=1 432.9 cm3，Ix=32 241 cm4,Sx=836.4 cm3，d=11.5 mm。

Mmax=1/8ql2=0.125×19.5×82=156 kN·m。

腹板下工字鋼梁所需截面矩：

W=Mmax/[σ]=156×106/205=760 975 mm3≈761 cm3。

經計算Ⅰ45a工字鋼截面矩W=1 432.9 cm3>761 cm3,滿足要求。

Q=0.6ql=0.6×19.5×8=93.6 kN。

τmax=(Qmax×S)/(Ix×d)=(93.6×836.4×100)/(32 241×11.5)=21.1 MPa<[τ]=110 MPa，滿足要求。

最大變形fmax=5ql4/(384EI)=5×19.5×84/(384×2.05×32 241)=15.7 mm<[f]=l/400=20 mm，滿足要求。

故在預留車行門洞縱向采用Ⅰ45a工字鋼，橫向間距50 cm,滿足要求。

3.3 鋼管樁立柱頂部橫橋向分配梁受力計算

在條形基礎上按柱軸間距3.5 m均設φ630×16 mm鋼管樁立柱，且在鋼管樁立柱頂端設承托，上設置2Ⅰ45a工字鋼橫梁，將腹板下縱向Ⅰ45a工字鋼所承受的力直接傳給鋼管樁立柱。

橫向工字鋼為雙拼Ⅰ45a，截面特性為：

A=102.4 cm2，Wx=1 432.9 cm3，Ix=32 241 cm4，Sx=836.4 cm3，d=11.5 mm。

2Sx=836.4×2=1 672.8 cm3，2d=11.5×2=23 mm。

1)荷載計算。

取最不利位置：跨度3.5 m，腹板下工字鋼集中荷載：

簡化為均布荷載：

q=(0.65×1.9+(0.47×(3.5-0.65))×26×8+0.804×8×12)×0.5/3.5=51.0 kN/m。

2)抗彎強度計算。

梁跨中最大彎矩為：

Mmax=ql2/8=51×3.52/8=78.09 kN·m。

彎矩正應力為：

3)抗剪強度計算。

支座處最大剪力設計值為：

Vmax=ql/2=78.09×3.5/2=136.66kN。

4)跨中撓度計算。

梁上的荷載標準值為：

q=51.0 kN/m。

f=5ql4/(384EIx)=5×51×3 5004/(384×2.05×105×2×32 241×104)=0.75 mm

故鋼管樁立柱頂部橫橋向分配梁采用2Ⅰ45a工字鋼并排，其各項參數滿足要求。

3.4 豎向鋼管樁立柱計算

1)荷載分析。

每根φ630×16 mm管樁承受豎向荷載，以腹板下受力最大鋼管樁為檢算對象，受力最大鋼管樁頂部集中荷載為:

(0.65×1.9+(0.47×(3.5-0.65))×26×8+0.804×8×12)×0.5=178.5 kN。

2)受力檢算。

按軸心受壓柱進行計算：

管樁計算長度：

l0=4 500 mm。

立桿回轉半徑：

長細比:

λ=l0/i=4 500/217.16=20.722。

按軸心受壓構件，查表得穩定系數φ=0.945。

鋼管截面面積:

A=3.14×(6302-5982)/4=30 847 mm2。

管樁壓應力：

N/A=178.5×103/30 847=5.79 MPa。

ψ[σ]=0.945×140=132.3 MPa。

N/A=5.79 MPa<ψ[σ]=132.3 MPa，鋼管樁穩定性滿足要求。

3.5 條形基礎計算

鋼管樁立柱基礎寬度為1.0 m，高度為0.8 m，橫橋向按通長設計，計算長度取3.5 m。

受力最大鋼管樁立柱承受最大軸力為P=178.5 kN。

σ=P/A=178.5/(1×3.5)=51 kPa。

現場和安大道水泥混凝土路面承載力能滿足要求。

4 結語

1)碗扣式支架搭設施工必須嚴格按照《建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范》及設計的支架結構、方木支撐及基礎處理方案進行施工。2)水平桿安裝時應控制水平度，相鄰水平桿的高差應小于±5 mm。3)必須嚴格按照設計圖紙施工剪刀撐、交叉支撐等加固件，扣件、鎖臂等安裝齊全并及時擰緊，扣件螺栓的擰緊扭力矩不應小于40 N·m。4)各層支架安裝過程中，應及時檢查和校正立桿間距、垂直度、縱橫向水平桿水平度，避免誤差累積導致支架質量不合格。

[1] GB 50009—2012，建筑結構荷載規范[S].

[2] GB 50017—2003，鋼結構設計規范[S].

[3] GB 50005—2003，木結構設計規范[S].

[4] GB 50007—2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[5] JGJ 166—2008，建筑施工碗扣式腳手架安全技術規范[S].

Design and computation of preserved vehicle-driving door opening bracket of crossing-line construction in-situ continuous beam

Xie Weifei

(ChinaRailway25thBureauGroupCo.,Ltd,Guangzhou510600,China)

Combining with Huizhou section engineering example of Cong-Guan highway, the paper explores preserved door opening bracket setting scheme of crossing-line construction in-situ continuous beam, respectively describes design methods of door opening size, bracket foundation, buttresses, bracket structure and template structure, checks the door opening bracket, and finally points out that: the bracket strength, rigidity and stability all meet demands.

continuous box girder, door opening, bracket, steel-tube column

1009-6825(2016)16-0190-02

2016-03-25

謝維飛(1981- )，男，工程師

U448.215

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