張家梁立交橋現(xiàn)澆箱梁鋼支撐貝雷梁設計

柴正富

張家梁立交橋現(xiàn)澆箱梁鋼支撐貝雷梁設計

柴正富

Zhang jia liang li jiao qiao xian jiao xiang liang gang zhi cheng bei lei liang she ji

本文通過概述張家梁立交橋施工設計，希望能為同類工程提供借鑒。

一、工程概況

該城市快速路起點位于重慶市規(guī)劃機場路石壩子立交處，穿越環(huán)山山脈形成環(huán)山隧道，終點在林家灣大橋處下穿渝鄰高速形成張家梁全互通立交橋。張家梁立交現(xiàn)澆箱梁共115跨，墩身高度大于30m的現(xiàn)澆箱梁共36跨，現(xiàn)澆箱梁采用斜腹式單箱單室、單箱雙室、單箱多室斷面，梁高有1.7m、2m、2.2m。

二、主要施工技術(shù)方案

張家梁立交匝道橋現(xiàn)澆箱梁共115跨，受特殊地形限制、墩身高度大于30米的梁跨現(xiàn)澆箱梁時選用鋼管支撐貝雷梁柱式支架方案。

根據(jù)箱梁自身特性及地形特點，采取貝雷梁柱式支架配合滿堂碗口腳手架法逐段施工匝道連續(xù)箱梁。每跨橋正中間和橋墩旁各布設一個臨時鋼管墩柱，一跨內(nèi)共布3個臨時墩柱。其中中墩由2排3列D800x8鋼管構(gòu)成，為綴板式格構(gòu)承重柱?？繕蚨盏倪叾沼?排3列D800x8鋼管構(gòu)成，為獨立柱，其穩(wěn)定性通過附著相鄰砼墩柱提供。

臨時承重墩柱上依次設置橫向2I56承重梁、縱向321貝雷梁和橫向I12.6分配梁，以構(gòu)成貝雷梁柱式支架，作為其上滿堂腳手模架的基礎(chǔ)。

為適應箱梁縱坡、橫坡和平面彎曲變化劇烈的特點，在貝雷梁柱式支架上搭設滿堂腳手架，如此可以方便地精確調(diào)整模板標高和拆卸模架，為箱梁施工線形控制提供便利。

三、設計驗算

1.腳手架計算

腳手管為碗扣式，配頂托以方便調(diào)標高。腳手鋼管規(guī)格為D48x3.5，標準間距為90x90cm，箱梁底板加密至60x90cm，在腹板加厚漸變段加密至60x60cm。

（1）荷載計算

單肢立桿軸向力設計值按下式計算：

式中：Q1——模板荷載標準值：0.5kN/m2；Q2——砼荷載標準值：26kN/m3；Q3——施工荷載標準值：2.0kN/m2；Lx、Ly——單肢立桿縱向及橫向間距（m）；V——Lx、Ly段的混凝土體積（m3）

箱梁標準斷面中腹板位置：

箱梁加厚漸變斷面中腹板位置：

翼板位置：

由上可知N1＞ N2＞ N3，取箱梁標準斷面中腹板位置作為控制數(shù)據(jù)。

（2）腳手管強度計算

（3）腳手架穩(wěn)定性計算

腳手管D48x3.5（i=15.8mm）計算長度：

查《建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ 166-2008）穩(wěn)定系數(shù)：（JGJ 166-2008）穩(wěn)定系數(shù)：

以以上上式式子子中中：：AA為為立立桿桿橫橫截截面面積積；；為為軸軸心心受受壓壓桿桿件件穩(wěn)定系數(shù)；f為腳手管鋼材強度設計值；h為支架立桿步距距；；為為立立桿桿伸伸出出頂頂層層橫橫向向水水平平桿桿中中心心線線至至模模板板支支撐撐點點的的長度。

2.分配梁（I12.6）計算

取腹板處分配梁作控制分析，其跨度（即該處貝雷片的間距）為0.9m，分配梁間距為0.9m。

（1）荷載計算

分配梁承受腳手管傳遞下來的荷載，主要有：①箱梁混凝土重量?。?.2x26x0.9=51.5kN/m；②模架自重，取0.8kN/m；③施工活荷載，取2x0.9=1.8kN/m；以上合計：q=54.1kN/m。

（2）內(nèi)力計算

偏保守地按簡支梁計算模式，I 1 2.6分配梁（W=77.529cm3）承受的彎矩為：

（3）強度驗算

分配梁彎曲應力：

分配梁I12.6受力滿足要求。

（4）剛度驗算

分配梁I12.6（I=488cm4）撓度可按下式計算：

上式中，EI為抗彎剛度，取EI=210000MPax488cm4=1024.8kN-m2

代入數(shù)據(jù)：

3.貝雷梁計算

貝雷梁跨度15m，為簡支梁結(jié)構(gòu)。

（1）荷載計算

全橋橫斷面共布設10片321貝雷梁，其承受的荷載主要有：①箱梁（標準斷面積7.3m2）混凝土重量?。?.3x26=189.8kN/m；②模架自重，18kN/m；③施工活荷載，取20kN/m；以上合計：q=228kN/m

（2）荷載彎矩

根據(jù)鋼支撐縱斷面布置圖，貝雷梁跨徑為15m，兩邊各懸挑3m，偏保守按簡支梁受力模型，10片貝雷梁承受的彎矩為：

（3）容許彎矩

10片貝雷梁容許彎矩按下式計算：

上式中，788kN-m為單片貝雷梁的容許彎矩；n為貝雷片的數(shù)目，取10；ξ為考慮到荷載分布不均，貝雷片承載力折減系數(shù)，取0.85。

代入數(shù)據(jù)：

（4）荷載剪力

10片貝雷梁承受的剪力為：

（5）容許剪力

10片貝雷梁容許剪力按下式計算：

上式中，245kN為單片貝雷梁的容許剪力；n為貝雷片的數(shù)目，取10；ξ為考慮到荷載分布不均，貝雷片承載力折減系數(shù)，取0.85。

代入數(shù)據(jù)：

（6）剛度計算

貝雷片（I=0.025m4）撓度可按下式計算：

上式中，EI為抗彎剛度，取EI=210000MPax0.025m4=5250000kN-m2

代入數(shù)據(jù)：

3.4 橫梁2I56計算

橫梁為帶外挑的兩跨連續(xù)梁，因外挑部分荷載不大，偏安全地將全部荷載移至跨中，即橫梁簡化為承受均布荷載的兩跨連續(xù)梁，其跨度（即橫向鋼管立柱間距）為2x3m。

3.5 鋼管立柱計算

鋼管立柱規(guī)格為D800x8，最高38.2m。由前面的計算，包括現(xiàn)澆砼重量、模架自重、施工活荷載在內(nèi)的全橋一跨總荷載為10746kN。一跨內(nèi)，共布設有3x4根鋼管，則一根鋼管立柱分擔的荷載為：N=10746/12=895.5kN。

四、結(jié)語

實踐證明，張家梁立交工程超過30m高墩現(xiàn)澆箱梁時選用鋼管支撐貝雷梁柱式支架方案，通過設計計算后搭設的貝雷梁柱式支架更科學化、規(guī)范化，更適應地形，即保證了貝雷梁的安全與穩(wěn)定，又節(jié)省了施工成本，取得了良好效果。

（作者單位：中鐵隧道集團四處有限公司）