貴陽市東站路道路工程主線橋墩梁式SPS支架系統(tǒng)設(shè)計研究

王 偉

中鐵五局建筑工程公司

貴陽市東站路道路工程主線橋墩梁式SPS支架系統(tǒng)設(shè)計研究

王 偉

中鐵五局建筑工程公司

貴陽市東站路道路工程主線橋箱梁為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，單箱三室截面，梁高1.8m，頂寬18m，底寬12.1m，部分墩柱高達40m。對于較大荷載和高墩工況，普通滿堂支架方案安全性較低；同時本項目工期緊張，施工周期也難以滿足工期要求。SPS支架系統(tǒng)單根立桿承載能力大、結(jié)構(gòu)簡單，模塊式組裝速度快、安全性高，故采用該系統(tǒng)。實踐證明該系統(tǒng)是成功的。

大體積箱梁現(xiàn)澆；40m高墩；SPS支架系統(tǒng)；模塊式組裝；結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗算

1 工程概況

貴陽市東站路道路工程主線橋箱梁為C50預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，單箱三室斷面，邊腹板斜置，斜度4:1.全橋采用等高度截面，截面高度1.8m，頂板、底板均設(shè)置雙向1.5%的橫坡。箱梁頂寬18米，底寬12.104m，跨中處頂板厚度30cm，底板厚度為25cm，腹板寬度為50cm；端部頂板厚度60cm，底板厚度50cm，腹板厚度100cm。箱梁采用雙向預(yù)應(yīng)力（縱向及橫梁）。主梁與橋墩采用墩梁固結(jié)，形成剛構(gòu)體系。第19聯(lián)為3×33m，箱梁底距離地面最大高度為44m，最底為39.5m；第20聯(lián)為3×31m，箱梁底距離地面最大高度為42.5m，最底為33.0m。施工采用落地式支架現(xiàn)澆，部分支架搭設(shè)高度達到40m。

工程總工期僅8個月，任務(wù)大，工期緊，安全風險高，確保現(xiàn)澆箱梁安全、按期完成是項目的重點。對此，支架高度達38m以上的采用墩梁式SPS支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即：貝雷片+工字鋼分配梁+SPS支架。

2 SPS支架系統(tǒng)概況

2.1 SPS支架系統(tǒng)介紹

圖1 SPS支架結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 SPS支架系統(tǒng)特點

(1)本系統(tǒng)單根立桿承載能力大，根據(jù)荷載試驗單根立桿承載69.15t，安全荷載34.5t（安全系數(shù)2.0），安全荷載27.6t(安全系數(shù)2.5)。(2)SPS腳手架系統(tǒng)采用模塊式組裝方式進行搭設(shè)，操作簡單，搭設(shè)速度快。產(chǎn)品設(shè)計有天托、地托，方便根據(jù)地面條件、頂部搭設(shè)高度要求進行精確調(diào)節(jié)。(3)立桿上每隔60cm有橫撐架安裝位置，根據(jù)荷載大小方便快速進行橫撐架安裝。

3 本項目支架結(jié)構(gòu)方案設(shè)計

根據(jù)本項目施工現(xiàn)場情況，確定選取新型的SPS支撐系統(tǒng)進行設(shè)計，根據(jù)最不利原則，支架高度按同寬度的支架最高處考慮來進行計算。支撐系統(tǒng)由下自上依次為：SPS支撐架+I25a工字鋼+I45a工字鋼+貝雷梁+雙U型鋼+底模系統(tǒng)。縱向設(shè)置4組SPS支架，靠近墩柱的支架與墩柱連接以加固；中間兩組支架連接并設(shè)纜風繩以增加穩(wěn)定性。支架底設(shè)置混凝土條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)澆筑前壓實基層基礎(chǔ)，滿足承載力要求。

本項目支架結(jié)構(gòu)方案設(shè)計立面圖見圖2。

圖2 墩梁式SPS支架方案立面圖

4 計算分析

4.1 設(shè)計主要荷載和設(shè)計條件

4.1.1 結(jié)構(gòu)自重

(1)材料及截面。橫撐支架（2.4m）：方鋼管，50mm×50mm，壁厚4.0mm，Q345鋼；標準立桿（3.0m）：圓鋼管，直徑133mm，壁厚5.6mm，Q345鋼；橫撐架斜桿：圓鋼管，直徑48.3mm，壁厚3.2mm，Q235鋼。(2)模板以及主梁自重。模板重量按0.7kN/m2計；橋梁主梁支座處截面積為12.03m2，橋梁主梁跨中處截面積為24.76m2，混凝土容重按照26 kN/m3計。

4.2.2 施工活荷載

施工活荷載取3.0kN/m2。

4.2.3 風荷載

風荷載基本風壓按0.4kPa取值，地面粗糙度類型為B類型。風荷載主要包含X方向和Y方向(即橫橋向和順橋向兩個方向)，每個方向又分為正向風荷載和負向風荷載。

4.2.4 設(shè)計荷載組合

根據(jù)《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ130-2011）要求，當驗算構(gòu)件強度和變形時需要考慮永久荷載和施工荷載作用，其中永久荷載的組合分項系數(shù)為1.2；當不考慮風的側(cè)向作用時，施工荷載組合分項系數(shù)為1.4；當考慮風荷載的側(cè)向作用時，應(yīng)考慮0.9的折減系數(shù)。主要荷載組合工況見表1所示。

表1 荷載組合列表

4.2 有限元建模

本計算采用有限元結(jié)構(gòu)分析軟件SAP2000對該支架系統(tǒng)進行分析。

4.2.1 SPS腳手架系統(tǒng)

SPS腳手架系統(tǒng)主要是通過模塊的單元進行組裝并最終形成整體，一跨SPS腳手架系統(tǒng)模型的等軸視圖見圖3。

圖3 跨SPS腳手架系統(tǒng)模型等軸視圖

4.2.2 貝雷梁

貝雷梁亦采用模塊的單元進行組裝并最終形成整體，一跨貝雷梁模型的等軸視圖見圖4所示。

圖4 跨貝雷梁整體模型等軸視圖

4.3 計算結(jié)果

通過計算分析各個工況下的受力，并按照對應(yīng)的規(guī)范進行對應(yīng)的組合，根據(jù)組合的內(nèi)力結(jié)構(gòu)進行構(gòu)件的設(shè)計，設(shè)計結(jié)果表明該SPS系統(tǒng)滿足規(guī)范要求的強度和穩(wěn)定性的要求，以其中一榀SPS腳手架系統(tǒng)為例，圖5給出了該榀SPS腳手架系統(tǒng)設(shè)計對應(yīng)的應(yīng)力比，從顏色的直觀圖可以看出應(yīng)力比均小于1.0，滿足規(guī)范的要求，該結(jié)構(gòu)是安全的。

圖5 SPS腳手架系統(tǒng)其中一榀設(shè)計結(jié)果

5 結(jié)語

貴陽市東站路道路工程主線橋在上部荷載大、下部墩高達40m的情況下采用了墩梁式SPS支架系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)采用模塊式組裝方式進行搭設(shè)，操作簡單，不但可以減少大量支架的搭設(shè)，并且極大的提高了支撐系統(tǒng)的安全性。目前，該橋已竣工通車，運營情況良好。實踐證明，墩梁式SPS支架系統(tǒng)支撐方案具有安全可靠、簡單易行等優(yōu)點，可以為類似工程的施工提供參考。

[1]中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司貴陽市東站道路工程橋梁工程設(shè)計圖冊[Z].北京:2012．

[2]Q671—2009.大力神DURALOK腳手架企業(yè)標準[S].

[3]JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB 50017—2003.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[5]GB 5009—2001.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

The upper box girder of main bridge in Guiyang east station road is a prestressed concrete structure,The box girder in?cludes a single box and three sections,the section height is 1.8m.The upper width of box girder is 18 m,The bottom width is 12.1 m,Some of the piers are reach 40m.Useing the general full scaffolding not only lower safety of the construction,but also the installtion speed is difficult to meet the construction requirements.SPS scaf?folding system possess more vertical bearing capacity,and it is sim?ple structure,modular assembly,easy to install,with more safety.The practice prove that the support system is successful.

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