福平铁路公铁两用大桥高墩现浇梁支架设计

王保良

摘要：福平铁路公铁两用大桥大练岛特大桥梁部结构均采用支架现浇法施工。支架采用梁柱式支架结构形式。立柱采用φ720×14mm和φ1200×14mm钢管，联结系采用φ400×8mm和φ720×14mm、工字钢28b组成，支架桩顶横梁采用三拼56a工字钢、双拼H700×300型钢，承重梁采用单层贝雷梁。支架采用midas Civil有限元分析软件进行计算校核。

关键词：哈佛接头;支架;高墩;剪刀撑

铁路墩为门式空心墩，墩高最高为50.5m，公路墩为板式花瓶墩和门式墩两种形式，墩身最高为14.904m，公铁合建墩身最高为65.3m，公路连续梁采用支架法现浇施工。桥址处6级以上大风年日数309天，7级以上234天，8级以上123天，年台风次数3.8次。

一、支架设计

现浇支架采用梁柱式钢管支墩结构，基础D0#-D9#采用钢筋砼条形基础，D9#-D19#采用钻孔桩基础。D0#-D9#钢管立柱采用φ720×14mm钢管，钢管之间平联采用φ400×8mm钢管联结，D9#-D19#钢管立柱采用φ1200×14mm钢管，钢管之间平联采用φ400×8mm钢管联结。D9#-D19#支架跨中临时支墩顺桥向和横桥向平联采用φ720×14mm钢管，斜撑采用φ400×8mm钢管。D0#-D9#支架跨中临时支墩顺桥向和横桥向平联采用φ400×8mm钢管，斜撑采用φ400×8mm钢管。D0#-D19#边跨钢管立柱顺桥向和横桥向平联和剪刀撑采用双拼28工子钢;边跨横梁采用三拼56a工字钢，跨中横梁采用双拼H700型钢，横梁与钢管桩交接处采用10块厚16mm钢板加强，从桩中心向两边分间距为24cm;承重梁采用321贝雷片组装，D0#-D9#跨度为15m+9m+13.5m， D9#-D19#跨度为15m+7.6m+5m。各片桁梁之间采用花窗连接成整体，贝雷梁纵向顶部设置特制顶托便于拆除时落梁，一片贝雷梁上间距355mm、880mm、530mm、880mm、355mm，设置在贝雷梁上接近节点处，然后顶托上纵向放置150mm×150mm方木，在150mm方木上横向放置100mm×100mm方木，纵向间距300mm，最后铺设15mm厚竹胶板做底模。

二、检算荷载

1.作用于支架的新浇筑梁体钢筋混凝土荷载：26kN/m3;

2.内模、外模重等模板重量：3.0kN/m2;

3.施工人员、材料及施工机具荷载：1kN/m2;

4.振捣混凝土时产生的荷载：2kN/m2;

5.浇注混凝土时产生的冲击荷载：2kN/m2;

6.风荷载：风荷载假定水平地垂直作用于桥梁各部分迎风面积的形心上，其标准值可按下式计算：

支架工作状态最大风荷载按8级风考虑，非工作状态风荷载按十年一遇台风考虑，风速分别为：20.7m/s、45.4m/s。

（一）荷载组合

按照混凝土浇筑不同工况对支架强度、刚度和稳定性进行计算，荷载组合如下：

计算强度：1.2（①+②）+1.4×（③+⑦）（工作状态）;

计算刚度：①+②

计算稳定性工况如下：

工况一：模板安装完毕、梁体钢筋安装前，稳定性分析：0.9×（②+③+⑦） （非工作状态）;

工况二：砼浇筑未张拉对支架稳定性分析：1.2（①+②）+0.9×1.4×（③+④+⑤+⑦） （非工作状态）;

工况三：支架结构组合风荷载整体抗倾覆稳定性分析，应按模板安装完毕，钢筋未安装工况控制，按下式进行抗倾覆稳定性计算（非工作状态）;

k=Mk/Mq

式中 k—结构抗倾覆稳定系数，k不小于1.5;

Mk –结构抗倾覆力矩（KN.M），由模板体系和支架结构重力荷载对倾覆点取距;

Mq-结构倾覆力矩（KN.M），由作用在支架结构和模板体系上的风荷载共同对倾覆点取距。

（二）整体计算模型

（三）稳定性计算分析

钢管桩竖向连接系间距最大为10m，所以钢管桩计算长度取10m。截面绕x-x轴的长细比与绕y-y轴的长细比相等，<150满足要求。

φ1200×14钢管最大轴力处计算长度为10m，稳定计算按下列公式：

钢管桩稳定性满足要求。

工況二：砼浇筑未张拉对支架稳定性分析（非工作状态）

钢管内力计算结果见下表：

钢管桩竖向连接系间距最大为10m，所以钢管桩计算长度取10m。截面绕x-x轴的长细比与绕y-y轴的长细比相等。<150满足要求。

φ1200×14钢管最大轴力处计算长度为10m，稳定计算按下列公式：

钢管桩稳定性满足要求。

⑵连接系稳定性计算

平联720钢管的最大计算长度为9m，斜撑400钢管最长取9m，双拼工28b最长取4.5m，斜撑单拼工28b最长取5.5m容许长细比【λ】=150。

720钢管截面绕x-x轴和绕y-y轴的长细比相等。<λ=150刚度满足要求。

400钢管截面绕x-x轴和绕y-y轴的长细比相等。λ=150刚度满足要求。

单拼28a工字钢截面绕x-x轴、y-y轴的长细比，<λ=150刚度满足要求。

<λ=150刚度满足要求。

双拼28a工字钢截面绕x-x轴、y-y轴的长细比，<λ=150刚度满足要求。

<λ=150刚度满足要求。

斜撑λx<λy，根据λy查表得稳定系数φ1=0.914、φ2=0.780、φ3=0.594、φ4=0.655

⑴ 平联720钢管：σ1==6.15MPa<f=195Mpa  满足要求;

⑵ 斜撑400钢管：σ2==41.61MPa<f=195Mpa 满足要求;

⑶ 平联双拼工28：σ3==66.51Pa<f=195Mpa  满足要求;

⑷ 斜撑单拼工28：σ4==30MPa<f=195Mpa  满足要求;

连接系稳定性满足要求。

（四）总体计算结论

经计算该支架各杆件受力和稳定性满足要求。

参考文献：

[1] 《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程工》 中国铁道出版社，TB10110-2011/J1325-2011

[2] 《钢结构设计规范》 中华人民共和国建设部，GB50017-2003

[3] 《公路桥涵地基与基础设计规范》 人民交通出版社出版发行，JTG D63-2007