高速公路斜交跨路现浇支架设计及验算

摘要：结合平兴高速省道跨线桥斜交省道、净空高和工期紧等特点，对现浇箱梁施工支架进行专项设计，并对支架的主体结构的强度、刚度及稳定等进行了较为详细的验算，可为同类工程提供参考。 关键词：高速; 桥梁;组合支架；验算 1、工程概况

平兴高速省道S225跨线桥第4至第7跨预应力砼现浇连续梁。跨径组合为(35+2*50+40)；线路与原有省道S225斜交，交角为20°，省道宽度12m。现浇梁梁高恒定为270cm，箱梁顶板厚25cm，底板厚由22cm，腹板厚度由65cm变化至45cm，悬臂宽250m。采用单箱双室。 2、方案选择

（1）考虑到墩高较高，超过30m，排除了满堂支架的方案，采用螺旋钢管加贝雷片支架形式。

（2）考虑到箱梁纵坡达到3%，还有横坡2%，贝雷片主梁无法设置纵坡，采用贝雷片梁上设置一层满堂支架调节纵横坡度。

（3）箱梁斜交省道，交角20°，贝雷梁沿线路方向直接跨过整幅省道，跨度将达到30m，及时中间加一排支墩，单跨跨度为15m，支架挠度将比较大，不利用箱梁质量控制。因此，跨省道门洞贝雷梁采用垂直省道布置的方案。 3、方案设计图

4、方案说明

⑴支架设计说明：箱梁翼缘板、腹板、底板混凝土和模板按均布荷载考虑；实际施工混凝土时分2次浇筑。主贝雷片钢管支架的最不利工况为第一次混凝土浇筑，为安全起见取整个箱梁重量的1.2倍验算贝雷片钢管支架的受力；第二次混凝土浇筑时，顶板重量通过满堂支架作用在底板上，需验算箱梁内部满堂支架稳定性和承载力，翼板重量通过满堂支架作用在贝雷片支架上，需验算翼板下满堂支架的稳定性和承载力。

⑵整个支架体系由支架基础、φ630钢管柱、2I40a工字钢分配梁、贝雷纵梁、I16分布梁、满堂支架（底托、立杆、扫地杆、横杆、剪力撑、顶托）、10#工字钢横向分配梁、10*10cm方木楞、竹胶板组成。

⑶根据箱梁重量、荷载分布状况、地基承载力等技术指标，通过计算确定，钢管立柱的布置，工字钢I10间距60cm布置，腹板下的10*10cm方木楞采用15cm的中心间距布置，底板、侧板、翼缘板下的10*10cm方木楞采用30cm的中心间距布置。

①、模板自重：q1=0.012*1.0*9=0.11kN/m2

②、腹板位置砼自重：q2=1*1*2.7*25*1.2（保险系数）=81kN/m2

③、底板或翼板位置砼自重：q3=1*1*0.5*25*1.2（保险系数）=15kN/m2 ④、腹板下方木自重：q4=（3*0.1*0.1*6.0*1）/0.65=0.28kN/m2 ⑤、底板和翼板下方木自重：q5=3*0.1*0.1*6.0*1=0.18kN/m2 ⑥、底板上内模和内衬支架的重量：

q6=[(25.2+28)*2*0.0384+0.1*0.1*32*6+6.7*2*0.015*9]/5=1.6 kN/m2 ⑦、满堂支架荷载：q7=4060/（175*2）/12=1kN/m2

⑧、贝雷片自重：q8=1576*2.7*1.2/(175*2*12)=1.221kN/m2 ⑨、施工荷载按集中在跨中荷载计算：集中荷载q9=2.5kN/m2

⑩、振捣砼时产生的荷载按集中在跨中荷载计算：集中荷载q10=2.5kN/m2 （2）材料容许应力及弹性模量

A3钢(Q235)：弯曲应力[σw]= 215MPa；抗剪应力[στ]=125 MPa；弹性模量E= 2.1*105MPa 16Mn钢（贝雷片材料）：弹性模量E= 2.1*105MPa

3排单层不加强贝雷片：允许弯矩[M]= 2246.4kN.m；允许剪力[Q]=698.9kN 6.支架验算

（1）9m跨(最大跨)贝雷桁架整跨验算

3组贝雷片平均分担受力，中间的单层3排贝雷片受力最不利，以此为研究对象，验算其受力。按4跨连续梁进行验算。3排贝雷片为宽度2.7m范围内的所有重量，其中0.65m为腹板下，考虑到倒角因素去腹板下宽度为0.8m，1.9m为底板下。 ①荷载

荷载组合包括：①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧+⑨+⑩，其中⑨+⑩为集中荷载。 均布荷载：

q=①+②+③+④+⑤+⑥+⑦+⑧

=0.11*2.7+81*0.8+15*1.9+0.28*0.8+0.18*1.9+1.6*1.9+1*2.7+1.221*2.7 =102.3kN/m 跨中集中荷载：

F=⑼+⑽=2.5*2.7*10+2.5*2.7*10=135kN ② 强度验算 受力模型：

抗弯强度验算：

Mmax=1024.63kN.m＜[M]=2246.4kN.m 满足要求。 抗剪强度验算：

τtmax=619kN<[Q]=698.9kN 满足要求。 刚度验算：

fmax=2.8mm<[f]=9000/500=18mm 满足要求。

最大反力N=1177.19kN，作为验算横梁和钢管的荷载。 （2）钢管墩的验算

根据算单根钢管最大受力为1311kN ①钢管的验算

本工程最高净高按25m计算，为保险起见，不考虑横向连接的有利因素。 惯性矩：I=π/（D4-d4）=9.3*108mm4 截面积：A=π/4（D2-d2）=19.5*103 mm2

满足要求

（3）C20钢筋砼局部承压验算

单根立柱对钢管的压力：立杆承受荷载+钢管自重 N=1311+24*9.*10-3*78.5*1.2=1333kN 钢管与基础底部采用80cm*80cm 则混凝土局部承压：

σ=N/A=1333/(0.8*0.8)*10-3=2MPa＜[σ]=20 MPa （4）钢管支墩基础地基承载力要求 σ=P/A=1333/(3*1.2)=370kPa。

根据地质柱状图和承载力允许值表，可知支架位置地面以下3~5m的位置存在一个较厚的卵石层（地层编号3-9）。其允许承载力[fao]=500kPa。 设计条形基础基底采用换填处理，换填至卵石层。 因为σ=370kPa<[fao]=500kPa 地基承载力满足要求。 （5）其他说明

满堂支架、模板及其他小型结构部位的计算由于版面不详细说明。 7.结束语

支架是一个整体结构，采用结构力学计算不能忽视任何一个小部位的受力，都要详细的

从强度、刚度、稳定性方面进行验算，保证支架稳定。

利用钢管柱和贝雷梁作现浇支架, 安全可靠, 施工质量易于保证;施工人员和支架结构材料投入少,施工速度快, 经济效益明显。安全系数：n=3047/1311=2.32＞2