跨高速公路双孔四车道现浇简支箱梁支架施工技术

跨高速公路双孔四车道现浇简支箱梁支架施工技术

王锦伦

中铁二十五局集团第二工程有限公司

摘要：随着交通设施建设项目的增加，各种交通线路上跨下穿、纵横交错，在新建交通线路施工的同时，应确保既有交通设施正常运营，把施工影响降到最小化，但往往存在工法工艺、限界、施工安全等诸多方面的影响，所以需要对上跨结构物施工平台搭建的经验做出总结，为今后施工提供借鉴案例。

关键词：跨高速公路；双孔四车道；现浇简支箱梁支架；施工技术

1.工程概述

某新建铁路以1-56m简支箱梁形式跨越既有高速公路，铁路与公路斜交角度约为70°，新建1-56m预应力混凝土简支箱梁全长57.5m，梁体钢筋混凝土总方量为765.2m3，箱梁顶宽12.7m，底宽6.4m，顶板厚度30cm～45cm；底板厚度为60至80cm，根据设计要求全桥应一次性浇筑完成。考虑到公路为国家高速路网，施工期间需确保高速公路双向四车道正常通行，在高速公路双向车道上设置门洞现浇支架为本文研究对象。

2.门洞现浇支架设计要求

因桥址位于高速公路入口附近，该高速为新开通运营，高管部门提出为确保绝对安全，净空高度应放大至6.0m，单孔净宽应放大至8.0m以策安全，现设计梁底与公路路面高差为8.5m，因门洞净空应大等于6.0m，故梁底现浇结构支架高度只可在2.5m高度范围内设置。

3.方案比选

双孔四车道采用门洞形式通过，其结构拟采用梁柱式纵横梁+碗扣支架的形式或梁柱式贝雷支架法施工。故对两种支架方案进行比选。

3.1贝雷片单件长度固定（一般尺寸为3.0m长×1.5m高），支架梁体连接节点多，若出现支架局部变形，梁体线型不顺，预留拱度不足等问题时，不易调整。贝雷支架连接靠插销螺栓连接，现浇梁浇筑混凝土时的振捣、机械作业的荷载、施工期间的吊装作业等易造成插销松动脱落，危机行车安全。

3.2纵横梁法以工字钢搭设（工字钢标准长度为12m/根），支架梁体连接节点少。纵横梁上部采用碗扣支架做现浇梁主体支撑，其结构稳固可靠，易于调节，构件易加工，出现梁体线型不顺，预拱度不足或支架变形时可利用千斤顶设备做临时支撑逐一调整更换。

3.3因现场公路两侧为路堑地段，路堑边坡为1：0.75坡率，最大高差达8.5m，新建简直梁两头下部距地面空间只有1.3m，不利于贝雷支架搭设，综上比较后，选择“梁柱式纵横梁+碗扣支架的形式”。

4.门洞支架设计

4.1双门洞支架两端边墩和两处中墩采用单排φ600钢管立柱，钢管壁厚15mm，间距1.8m/根，立柱高5.0m（立柱连接于公路上1.0m高条形基础上）。

4.2门洞两侧支墩采用2根I36a工字钢为纵梁，门洞中部两处支墩采用3根I36a工字钢（下图II号分配梁，自重q=0.6KN/m），承受上部横梁传递的集中荷载。

4.3纵梁上采用搭设I40a工字钢横梁横跨公路，其承受上部碗扣支架立杆传递的集中力（下图I号分配梁，自重0.68KN/m），在腹板、底板区域采用满铺形式，翼板处按碗扣立柱0.6m间距布置，横梁顶部满铺1cm厚竹胶板，以防止上部小型物件坠落。

4.4现浇结构支架采用满堂φ48×3.5mmWDJ碗扣式多功能钢支架，其翼板处支架立杆横向间距0.9m，纵向间距0.6m，横杆步距1.2m；腹板/底板处支架立杆横向间距0.6m，纵向间距0.6m，横杆步距1.2m。立杆两端安装底、顶托，顶托上铺设横、纵向10*10cm条形方木，方木上方铺设厚2cm胶合板，腹板/底板处横向方木间距为0.3m，纵向方木间距0.6m。

5.1.1腹板+底/顶板区

5.1.1.1荷载

①箱梁荷载：箱梁钢筋砼自重：g1=[765.2m3×26KN/m3&pide;（6.4m×57.5m）=54.06KN/m2，以全部重量作用于底板上计算单位面积压力；②施工机具及人员荷载：g2=2.5KN/m2；③倾倒砼时产生的冲击荷载：g3=2.0KN/m2；④振捣砼时产生的荷载：g4=2.0KN/m2；⑤竹胶板：g5=0.5KN/m2；⑥方木（杉木）：g5=5.0KN/m2；则每平方米荷载G1=1.2g1+1.4（g2+g3+g4）+1.2g5=1.2×54.06+1.4×（2.5+2+2）+1.2×0.5=74.572KN/m2

5.1.1.2横梁受力验算

横梁采用（10×10）cm方木，跨径0.6m，中对中间距0.3m，作用在横梁上的均布荷载q=74.572×0.3=22.37KN/m。W=bh2/6=10×102/6=166.7cm3；I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4；杉材抗弯设计值为9.5MPa，弹性模量E=8.5×103MPa；跨中最大弯矩M=ql2/8=22.37×0.62/8=1.01KN.m

A、横梁弯拉应力

σ=M/W=1.01×1000×1000/（166.7×1000）=6.1MPa＜[σ]=9.5MPa（可）

B、横梁挠度变形

f=5ql4/384EI=5*22.37*6004/（384*8.5×103*833.3*104）=0.53mm＜600/400=1.5mm（可）

5.1.1.3纵梁受力验算

纵梁采用（10×10）cm方木，跨径0.6m，间距0.6m/道，作用在纵梁上的均布荷载q=74.572×0.6=45.75KN/m。W=bh2/6=10×102/6=166.7cm3；I=bh3/12=10×103/12=833.3cm4；木材抗弯设计值为9.5MPa，弹性模量E=8.5×103MPa；跨中最大弯矩M=ql2/8=45.75×0.62/8=2.0KN.m

A、纵梁弯拉应力

σ=M/W=2.0×1000×1000/（166.7×1000）=9.0MPa＜[σ]=9.5MPa（可）

B、纵梁挠度变形

f=5ql4/384EI=5*45.75*6004/（384*8.5×103*833.3*104）=1.17mm＜600/400=1.5mm（可）

5.1.1.4支架受力验算

A、立杆承重计算

立杆横向间距0.6m，纵向间距0.6m，横杆步距1.2m，支架立杆设计承重30KN/根。每根立杆承受钢筋砼和模板重量：N1=0.6×0.6×G1=0.6×0.6×74.572=26.846KN；横/纵梁为杉材，方木（杉木）：g5=5.0KN/m2，则横梁施加在每根立杆上的重量：N2=0.1×0.1×0.6×3×5=0.09KN；纵梁施加在每根立杆上的重量：N3=0.1×0.10×0.6×1×5=0.03N；支架自重（支架按最高10m简算）：立杆单位重0.04KN/m，横杆单位重：0.04KN/m；每根立杆上的支架自重：N4=10×0.04+9×0.6×0.04+9×0.6×0.04=0.832KN；每根立杆总承重：N=N1+1.2（N2+N3+N4）；N=26.846+1.2×（0.09+0.03+0.83）=27.986KN<30KN（可）

B、支架稳定性验算

立杆长细比λ=l/i=1200/15.78=76；由长细比可查得轴心受压构件的稳定系数ψ=0.675；立杆采用φ48×3.5mmWDJ碗扣式多功能钢支架，截面积A=489mm2；立杆轴向荷载[N]=A×ψ×[σ]=489×0.675×145&pide;1000=47.86KN>N=27.99KN；支架稳定性满足要求。

5.2门洞支架受力验算

简支箱梁跨越高速公路在既有路面上搭设门洞支架，门洞净高要求为6.0m，门洞立柱支于1.0m高混凝土支墩上，故钢管立柱高度为5.0m，取门洞最不利条件跨中支墩进行检算，因翼板区荷载较小，在此只进行腹/底板区域验算。每根立柱承受荷载：腹板、底/顶板区：F1=26.85KN，翼板区：F2=11.26KN

5.2.1横梁受力验算（I号分配梁）

横梁采用I40a工字钢，自重0.68KN/m，工字钢横跨公路，布局设计在腹板、底板区采用满铺。工字钢承受上部碗扣支架立杆传递的集中力，取最大跨径9.2m检算。不同区域工字钢承受荷载不同，检算取荷载最大部位，腹板、底/顶板区荷载：F1=26.85KN，考虑一根工字钢宽0.142m，立杆间距0.6m，每根立杆传递的集中力可以由4根工字钢承担，每根工字钢分担力为：F=26.85/4=6.7KN。

I号分配梁受力简图如下：

6.结语

跨高速公路双孔四车道现浇简支箱梁支架设计确保了施工、交通两不误，解决了净空高、跨度大、梁底现浇支架结构布置空间小等诸多难题，对上跨结构物施工有很好的借鉴意义。

参考文献：

[1]《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；

[2]《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025）；

[3]《路桥施工计算手册》（人民交通出版社出版）；

[4]《桥涵》（人民交通出版社出版）；

[5]《建筑施工碗扣钢管脚手架安全技术规范》（JGJ128-2000）