跨G104互通立交门洞设计及安全性验算

跨G104互通立交门洞设计及安全性验算

艾广建武其学刘奎玉

山东泰山路桥工程公司山东泰安271000

摘要：为保障跨G104互通立交立交现浇箱梁施工安全，提出了跨既有公路门洞施工方法，阐述了门洞设计布置设计方案，对门洞设计荷载及结构安全性进行了计算，并进一步提出了门洞主要构件材料应注意的相关质量要求，为类似工程提供借鉴。

关键词：跨公路；门洞；设计；安全性验算；

中图分类号：U442文献标志码：A

DesignandSafetyCheckingCalculationofDoorwayBracketofInterchangeAcrossG104

AIGuangjian,WUQixue,LIUKuiyu

(ShandongTaishanRoadandBridgeEngineeringCompany,Taian271000,Shandong,China)

Abstract:Inordertoensuretheconstructionsafetyofcast-in-situboxgirdersacrossG104interchange,thispaperputsforwardtheconstructionmethodofcross-existinghighwayportal,expoundsthedesignschemeofportallayout,calculatesthedesignloadandstructuralsafetyoftheportal,andfurtherputsforwardtherelevantproblemsthatshouldbepaidattentiontointhedesignandconstructionoftheportal,whichprovidesareferenceforsimilarprojects.

Keywords:grosshighway;doorwaybracket;design;safetycheckingcalculation；

1工程概况

互通立交位于磁窑镇境内，G104跨线桥中心桩号为K2+538，该桥采用25m+35m+25m预应力混凝土现浇箱梁桥，与路线右夹角为90°，桥下净空最不利位置5.8m，施工范围为K2+085—K3+000。本互通是S333蒙馆线路跨G104国道的交叉的枢纽立交,主交通流为磁窑至宁阳方向。立交区地形平坦，地物较少，立交布设不受地物影响。该互通立交采用半苜蓿叶形式。共设4条匝道，A、B、C、D匝道为单向单车道。本互通立交跨线桥共有一座，上部结构采用预应力砼（后张）连续箱梁。根据施工现场的施工环境条件，跨G104段采用螺旋钢管支撑工字钢作为门洞跨路，如图1所示。

3门洞设计安全性验算

3.1门洞顶荷载计算

①单幅箱梁自重

底宽10.75m，翼板宽2.5m，长85m，箱梁底总面积为10.75×85=913.75m2，箱梁砼方量935.95m3，每平方米的重量为935.95×2.6&pide;913.75=2.66t/m2。

②模板自重

竹胶板容重9.0kN/m2，厚15mm，每平方米的重量为：

外模板：85×(8.25+2×2+2×1.6)×0.015×0.9&pide;913.75=0.019t/m2

内模板：85×(3.125+0.538+0.88+0.538)×2×2×0.015×0.9&pide;913.75=0.026t/m2

③方木自重

方木容重7.5kN/m2，每平方米的重量为：

大横杆方木：（12.25&pide;0.6×85×0.10×0.15）×0.75&pide;913.75=0.021t/m2

小横杆方木：（85&pide;0.3×12.25×0.08×0.10）×0.75&pide;913.75=0.023t/m2

④施工荷载：取2.5kN/m2

⑤倾倒与振捣荷载：取2kN/m2

⑥其他荷载(张拉施工)：取2kN/m2

门洞顶每平方米的荷载：

2.66+0.045+0.044+0.25+0.2+0.2＝3.399t/m2

受力面积S=6×15.75=94.5m2

荷载按1.2倍的系数考虑，计算荷载q1=3.399×1.2=4.08t/m2，门洞顶工字钢荷载q2=(6×0.060037×15.75/0.6)/94.5=0.1t/m2

q=q1+q2=4.08+0.1=4.18tt/m2

P=S×q=94.5×4.18=395.01t。

3.2安全性验算

每根立杆受正向压力为：

4.18×0.3×0.6/4×1.3=0.145t﹤40kN，满足要求。

钢管的面积A=15796mm2

钢管回转半径为：i=123.8mm

查《钢结构设计规范》（GB50017-2003），可知φ=0.997，Q235抗拉强度是205N/mm2。

［N］=φA[σ]=0.997×15796×205/1000=3228kN＞N=2.47kN，满足要求。

基础总长16.8米。上设0.3x0.6m碗扣排架，其上设置钢轨。

门洞顶工字钢荷载计算：门洞顶按中-中60cm间距布置36a工字钢，每根线荷载q总=41.8×0.6=25.08kN/m

Ix＝15796cm4

Wx=877.6cm3

M=q总L2/8=25.08×62/8=112.86kN?m＜［M］=877.6×205/1000=1614.9kN?m

Q=q总L/2=25.08×6/2=75.24kN＜［Q］=76.44×205/10=1567.02kN，强度满足要求。

δ＝5Q总L4/384EI=5×25.08×64/384×2.05×105×15796×10-8=13.1mmδ/L=13.1/6×103=0.88/400＜［1/400］，刚度满足要求。

36a工字钢的截面系数w=877.6cm3,截面面积S=76.44cm2,惯性矩I=15796cm4，弹性模量E=2.05×105MPa

σ=Mmax/W

=113.94×106&pide;(877.6×103)=129.8MPa＜［σ］=170MPa

4材料质量要求

（1）钢管表面平直光滑，无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛剌、压痕和深的划痕。

（2）扣件材质必须符合《钢管脚手架扣件》（GB15831）规定。

①新扣件具有生产许可证，法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。对扣件质量有怀疑时，按现行国家规定标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）规定抽样检测。对不合格品禁止使用。

②旧扣件使用前，先进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺拴进行更换处理。

③新、旧扣件均进行防锈处理。

（3）安全网必须有建设主管部门认证的产品。

（4）支架材料及施工必须满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2008）的规定。

（5）剪力撑、水平撑。因为支架总搭设高度不超过8米，所以不需要对剪力撑、水平撑进行受力计算。但是为增加支架的稳定，达到共同受力目的，须在纵横方向每隔5m左右设45°—60°的撑杆。

5结论

（1）对于跨既有公路现浇箱梁施工工程，采用门洞支架施工法，既可以保障施工的正常进行，同时可确保施工过程中既有公路机车通行安全。

（2）通过对跨G104互通立交门洞的主要组成构件钢管和工字钢进行安全性计算表明，钢管、工字钢强度及刚度满足设计要求。

（3）门洞支架不仅要满足安全性验算要求，同时钢管、扣件、安全网、脚手架等主要材料还应满足相关质量要求。

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