大跨寬彎箱梁現澆支架體系方案比選研究

中圖分類號：U448. 文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.042

文章編號：1673-4874（2025）01-0142-05

0 引言

箱梁因其較高的承載力和整體剛度，廣泛用于公路和鐵路橋梁中。對于山區橋梁而言，受限于地形、運輸及空間等條件，上部結構多采用現澆支架法施工[。目前針對現澆支架體系設計，國內已有較多學者進行了相關研究。韋坤2針對承插型盤扣式滿堂支架施工時的常見問題及解決措施進行了探討；唐誠等3以某鋼箱系桿拱橋下橫梁現澆施工為背景，設計了鋼管臨時支撐體系并驗證了可行性和安全性；林峰等4針對現澆連續箱梁 塊澆筑，提出了落地支撐大鋼管 + 貝雷梁的方案；劉學明等[5]還結合理論分析對鋼管柱 + 貝雷梁支架體系設計驗算及施工工藝作了系統的介紹。

總體而言，上述研究多針對現澆支架體系設計及驗算探討，鮮有涉及對不同支架體系布置方案的對比分析。

為此，本文依托某現澆箱梁橋，以鋼管立柱 + 貝雷梁 + 盤扣的組合現澆支架為例，對比簡支梁和多跨連續梁兩種支架體系方案的優劣性，以期為類似工程施工提供借鑒和參考。

1工程概況

某高速公路樞紐互通E匝道采用 7×20 m簡支不連續現澆箱梁方案，其平面位于半徑 弧曲線上。箱梁梁體為等截面鋼筋混凝土箱梁，單箱雙室斷面，箱梁高為 1.5m ，其中標準斷面：頂寬 12.25m ，底寬9.25m ，頂、底板厚度為26cm，邊腹板厚度為 50c m ，中腹板厚度為40cm。單片箱梁混凝土方量為 。橋梁整體布置如圖1所示。

2 現澆體系設計

根據現場作業條件，考慮到部分墩柱較高，如采用落地式滿堂支架施工危險性較高，且不經濟，結合既有材料存量，擬設計少支點支架體系，即采用抱箍 + 鋼棒 + 工字鋼主梁 + 貝雷梁 + 工字鋼分配梁 + 盤扣支架的形式。由于本次施工單跨梁較長，混凝土澆筑方量大，主要承載結構貝雷梁可能會出現強度或剛度不足等問題，為優化結構內力分布，該部分應著重考慮，初步設計以下兩種方案。

方案一：100t抱箍 130mm鋼棒 + 3I45a工字鋼主梁 +321 型貝雷梁 工字鋼分配梁 + 盤扣支架。其中，貝雷梁一跨18m，跨中不增設落地支撐結構。為增強結構抗彎能力，貝雷梁上下采用加強弦桿形式，橫向共計布置11組貝雷片。方案一支架體系布置如圖2所示。

方案二：100t抱箍 鋼棒 + 2I45a工字鋼主梁 +321 型貝雷梁 工字鋼分配梁 + 盤扣支架。相較于方案一，貝雷梁跨中位置增設格構柱以縮短貝雷梁簡支跨度，且貝雷片采用標準型，橫向共計布置7組。方案二支架體系布置如圖3所示。

3支架體系驗算

3.1幾何模型的建立

利用有限元程序MidasCivil建立現澆箱梁貝雷支架體系，模型各結構構件均采用梁單元進行模擬，各桿件材料參數按設計圖紙取值。由于MidasCivil計算程序無法準確模擬盤扣支架受力特征，本次結構驗算的上部荷載傳遞以節點荷載的形式施加到貝雷梁頂部分配梁上，節點荷載施加位置為分配梁盤扣立桿位置。鑒于篇幅有限，以下僅展示方案二大臨結構有限元模型，如圖4所示。

3.2荷載取值

根據《路橋施工計算手冊》對于大臨結構驗算的規定，驗算時需考慮結構動載及靜載，包括結構自重、箱梁濕重、支架及模板重量、人員機具荷載和混凝土傾倒荷載。由于方案一和方案二貝雷梁頂部分配梁和盤扣支架布置均保持一致，為便于描述，將貝雷梁頂部立桿編號從左至右依次命名為 。有限元模型上部結構荷載取值如表1所示。

3.3計算分析

本次結構驗算采用容許應力法[7-8]，荷載組合為1.0自重 +1.0 箱梁濕重 支架及模板自重 人員機具荷載 混凝土傾倒荷載。在上述荷載作用下，得到支架體系組合應力、剪應力、位移及屈曲模態云圖，結果如圖5和圖6所示。

為便于對比分析，根據圖5和圖6計算結果，將兩種方案的主要驗算指標及對比結果整理于表2。

由表2可知，兩種支架體系均滿足強度、剛度及穩定性要求，但方案一貝雷梁強度和剛度安全儲備較小，已接近臨界狀態，施工中應加強過程控制與監測，避免支架體系荷載超載。總體上，兩種支架體系均可用于指導現澆箱梁施工。

4經濟性及施工風險對比

4.1 經濟性對比

本文主要從兩種施工方案鋼材用量進行經濟性對比，不考慮額外人工費用和機械設備租賃費用。兩種支架體系下的單跨現澆箱梁鋼材用量對比如表3所示。

由表3可知，兩種支架體系下單跨鋼材用量基本一致，方案一用量為64.5t，方案二用量為62.6t，從經濟性的角度考慮，方案二略占優勢。

4.2 施工風險對比

兩種支架體系施工風險對比分析如表4所示。

由表4分析可知，由于方案二貝雷梁跨中增設了臨時墩，貝雷梁單跨簡支結構變成了多跨連續結構，有效縮短了貝雷梁的跨徑，同時優化了結構內力分布。就施工風險對比而言，方案二更有利于保障施工安全。

5結語

本文依托某樞紐互通匝道箱梁橋，針對該橋的現澆施工，設計并詳細介紹了兩種現澆支架體系方案，利用MidasCivil軟件對支架體系的強度、剛度及穩定性等指標進行了驗算，同時詳細對比了兩種方案的經濟性及施工風險，主要結論如下：

（1）兩種支架體系均滿足結構強度、剛度及穩定性要求，但方案一貝雷梁強度、剛度安全儲備較小，已接近臨界狀態，且跨中下撓值達到 44mm ，施工過程存在箱梁開裂風險。

（2）從經濟性角度分析，兩種支架體系單跨鋼材用量基本一致，方案二比方案一節約鋼材1.9t，略占優勢；從施工風險角度分析，由于方案二跨中增設了臨時墩，優化了結構內力分布，減小了貝雷梁高空安拆風險，更有利于保障作業安全。

（3）綜合結構受力性能、經濟性及施工風險，對于橋跨較長、混凝土澆筑方量較大的現澆貝雷梁結構，不推薦一跨簡支的支架體系設計。該項目最終采用方案二作為現澆支架體系方案。

參考文獻

[1]黃樂樂，嚴汝和，孔洋.高墩小半徑曲線連續箱梁現澆支架受力性能分析[J].西部交通科技，2023（9）：82-85，115

[2]韋坤.現澆梁承插型盤扣式滿堂支架施工問題探討[J].西部交通科技，2022（6）：145-147.

[3]唐誠，張家龍，程關正，等.鋼箱系桿拱橋下橫梁現澆支架體系分析[J].西部交通科技，2022（2）：183-187.

[4]林峰，賢良華，楊環榮.古毛2號橋 塊支架設計方案分析[J].西部交通科技，

[5]劉學明，劉世忠.鋼管柱-貝雷梁支架體系施工工藝及設計檢算[J].鐵道建筑，2016（9）：43-46.

[6]周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001：723.

[7]許宏偉，于子杰，劉永前，等.極限狀態法和容許應力法用于重載鐵路鋼筋混凝土梁受力性能評價的對比[J」.鐵道建筑， 2022，62 （11）：67-72.

[8]鄧江濤.極限狀態法與容許應力法在鐵路橋梁設計應用中的差異性比較[J].鐵道標準設計，2021，65（2）：72-76.