山区高墩现浇箱梁支架设计.pdf

与 建 材装 饰2016 年 1 月 山区高墩现浇箱梁支架设计 杨 夏 （中交第三航务工程局有限公司厦门分公司） 摘要： 本文写于 2015 年福建省厦沙高速公路尤溪段 A2 标段， 本人在此项目担任项目书记兼项目副经理。本文以厦 沙高速尤溪段 A2 标段玉园大桥连续刚构箱梁的边跨现浇连续段箱梁支架为研究对象， 探讨高墩现浇箱梁支架方案选择、 并采用 MIDAS 计算软件建模对支架结构进行验算。 关键词： 现浇箱梁； 钢管贝雷片； 支架方案； MIDAS 计算软件 中图分类号： U445.3文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 (2016) 02-0259-03 1 前 言 本文结合厦沙高速尤溪段 A2 标段玉园大桥连续刚构箱梁 的边跨现浇连续段箱梁支架为研究对象，探讨高墩现浇箱梁支 架方案选择、 并使用 MIDAS 计算软件建模对支架结构进行计算。 2 工程概况 玉园大桥位于尤溪县台溪乡七官场村， 斜穿七官场与吴园的 村道。跨越一条乡村道路， 跨越清溪上游支流。本桥桥梁最大高 度 39.3m， 桥梁处于分离式路基段， 左幅桥桥型方案采用 （330） + （42+75+42） 连续刚构+ （230） m 预应力混凝土 T 梁， 左幅桥桥梁 方案采用 （20+230） + （42+75+42） 连续刚构+ （330） m 预应力混 凝土 T 梁， 梁部先简支后结构连续， 下部结构采用柱式墩、 双薄 壁墩， 桩基础； 桥台采用桩柱式桥台， 桩基础； U 台、 扩大基础。连 续刚构全长 159m， 计算跨度为 42+75+42， 箱梁顶总宽 12.25m， 底宽 6.25m。中支点处截面梁高 4.30m，跨中及边跨直线段梁高 2.00m，梁底下缘按抛物线线性变化，抛物线方程为 Y=X2/ 502.608696。边支座中心至梁端 0.60m。桥址场区桥台位于山丘 斜坡， 属丘陵山坡地貌， 地形较为复杂。 边跨现浇段长度为 3.7m， 箱梁中心高度为 2.0m， 混凝土方量 52.85m3， 支架高度达到 35m。 3 支架方案的确定 边跨现浇段长度为 3.7m， 箱梁中心高度为 2.0m， 支架高度接 进 35m。在进行方案选择时考虑了三种方案： 墩顶抱箍托架方 案； 满堂支架方案； 钢管贝雷片支架方案。方案一： 墩顶抱箍 托架方案， 涉及到现浇箱梁施工时， 对墩柱会产生不平衡力矩， 计算较为复杂。方案二：满堂支架方案，由于现浇段长度只有 3.7m， 且支架高度 35m， 山地支架底部地形不规则， 难以保证满堂 稳定性。经过比选最终选择钢管贝雷片支架方案作为边跨现浇 段的支架方案。支架方案采用钢管柱支撑、 双拼 32b 工钢作横梁 支架。平台支撑柱布置为 3 根 63010mm 钢管， 钢管柱直接支 承在条形基础上； 为了保证支架稳定性， 在墩柱上面预埋 3 道扶 墙件； 每排钢管柱顶横桥向铺设 2I32b 工字钢分配梁， 分配梁上 铺设纵梁 H175 型钢，纵梁伸到墩身顶面，在上再铺设 10cm 10cm 方木， 间距 30cm， 方木上铺设 12mm 竹胶板， 形成边跨现浇 段浇筑施工平台 （见图 1） 。 4 支架方案的设计计算 4.1 支架基础的处理 支架基础采用 C25 混凝土扩大基础，桥址所在地的土类为 残积粘性土， 经现场实测地基承载力达到 120kPa， 故不需要另外 进行处理。直接立模浇筑。 4.2 支架强度计算 4.2.1 荷载取值 （1） 箱梁钢筋混凝土自重： 26kN/m3； （2） 施工人员及一般施工设备的自重： 2.5kN/m2； （3） 箱梁腔内内模支架及内模重： 10kN/m2； （4） 振捣混凝土时产生的荷载： 对水平面模板为 2kN/m2； （5） 混凝土浇筑时产生的冲击荷载： 对水平面模板为 2kN/m2。 4.2.2 支架部分内力计算 （1） 纵向 I16 型钢梁计算 材料特性： 纵梁采用 I16 型钢， 纵梁承受边跨直线段混凝土自重及模板 的影响， 其最不利荷载主要是位于腹板位置的荷载， 这里选取最 不利荷载腹板下最大纵梁间距 0.3m 进行计算。箱梁高 2.0m， 受 力简化为均布荷载。 荷载及计算简图如图 3。 梁混凝土荷载： 图 1 现浇段支架图 图 2 边跨现浇段箱梁横截面图 交通建设 259 PDF pdfFactory 与 建 材装 饰2016 年 1 月 q1=2.0m26kN/m30.25m=13kN/m 施工荷载 （施工人员、 设备、 振捣混凝土） ： q2= （2.5+2+2） kN/m20.25m=1.625kN/m 总荷载： q1=1.2q1+1.4q2=15.6+2.27=17.87kN/m 内力计算 根据 MIDAS 计算软件对以上进行建模： 运行计算程序可得如图 58 所示结果。 通过 MIDAS 计算分析可知： 支座反力从左至右分别为： F1=16.1kN， F2=20.9kN； 最大位移为： f=1.3mm； 1.3mml/400=2000/400=5mm。 最大剪应力： 23.3MPa； 由于全部采用的是 Q235 钢， 根据 钢结构设计规范表 3.4.1-1 查 Q235 钢的抗剪强度设计值为 125MPa， 则 23.3MPa125MPa。 最大弯曲应力： 51.4MPa 由于全部采用的是 Q235 钢， 根 据钢结构设计规范表 3.4.1-1 查 Q235 钢的强度设计值为 215MPa， 则 51.4MPa215MPa， 满足施工使用的要求。 空腔处：偏安全计算取最厚处混凝土荷载，混凝土厚 0.5+ 0.6=1.1m。 梁混凝土荷载： q1=1.1m26kN/m30.5m=14.3kN/m 施工荷载 （施工人员、 设备、 振捣混凝土） ： q2= （2.5+2+2） kN/m20.5m=3.25kN/m 总荷载： q1=1.2q1+1.4q2=17.16+4.55=21.71kN/m 同理计算出反力为： F2=37.5kN 悬臂处： 梁混凝土荷载： q1=0.405m26kN/m3=10.5kN/m 施工荷载 （施工人员、 设备、 振捣混凝土） ： q2= （2.5+2+2） kN/m20.79m=5.1kN/m 总荷载： q1=1.2q1+1.4q2=12.6+7.1=19.7kN/m 同理计算出反力为： F2=34KN （2） 桩顶双拼 I32b 分配梁计算 荷载计算： 荷载分配系数计算： 通过计算可知，荷载腹板位置为 F2=20.9kN，空腔位置为 F2=37.5kN， 悬臂处 F2=34.0kN。 模型及荷载布置如图 10。 F1=34.0kN， F2=20.9kN， F3=37.5kN 对以上受力简图在 MIDAS 上进行建模得如下： 通过运行计算程序得如下结果： 图 3 受力图 (单位： cm) 图 4 模型 (单位： kN/m) 图 5 反力图 (单位： kN) 图 6 位移图 (单位： mm) 图 7 剪应力图 (单位： MPa) 图 8 弯曲应力图 (单位： MPa) 钢材 抗拉、 抗压和抗 弯 f 抗剪 fv 端面承压 （刨平 顶紧） fcc 牌号厚度或直径 （mm） Q235 钢 16215125 325 1640205120 4060200115 60100190110 表 3.4.1-1 钢材的强度设计值 （N/mm2） 图 9 图 10 受力简图 (单位： cm) 图 11 模型及荷载图 (单位： kN) 图 12 反力图 (单位： kN) 图 13 位移图 (单位： mm) 图 14 剪应力图 (单位： MPa) 图 15 弯曲应力图 (单位： MPa) 交通建设 260 PDF pdfFactory 与 建 材装 饰2016 年 1 月 通过 MIDAS 计算出其反力刚度、强度如下（因采用双拼结 构， 计算结果取半） 。 最大反力为： F1=334.0kN； 最大位移为： f=2.5/2=1.25mm； 1.25mml/400=3910/400=9.77mm。 最大剪应力： 40/2=20.0Ma； 由于全部采用的是 Q235 钢， 根据 钢结构设计规范 表 3.4.1-1 查 Q235 钢的抗剪强度设计值 为 125MPa， 则 20.0MPa125MPa。 最大弯曲应力： 129.9/2=64.9MPa 由于全部采用的是 Q235 钢， 根据 钢结构设计规范 表 3.4.1-1 查 Q235 钢的强度设计值 为 215MPa， 则 64.9MPa215MPa， 满足施工使用的要求。 （3） 钢管立柱稳定性验算 从桩顶分配梁计算过程可知， 腹板处管柱支承力最大， 钢管 柱顶支反力 N=334.0kN。 钢管柱采用 63010mm， 其 主 要 参 数 ： A=194cm2； I= 9363cm4； i=22cm； W=2971.91cm3； G=152kg/m。 偏于安全， 连接系最大间距取 L012m， 则： L/i54.5， 查表 =0.834 可得钢管柱所能承受的容许压力为： P=A=0.83417010619410-4=2750kNN=334kN 可知钢管稳定性满足要求。 5 结 语 本文通过对山区桥梁施工现场的调研， 结合工程实际需要进 行方案比选， 确定支架方案， 并且采用了 MIDAS 计算软件对支架 进行建模计算， 提高了计算的准确性以及效率。为今后类似的工 程提供了宝贵的经验。 参考文献 1 公路桥涵设计规范 . 2 公路桥涵施工技术规范 . 3 钢结构设计规范 （GB 50017-2003） . 4 路桥施工计算手册 . 5 公路桥涵地基与基础设计规范 （JTG D63-2007） . 收稿日期： 2015-12-26 试论高速公路改扩建期间施工技术 刘俊清 （中铁七局集团第一工程有限公司） 摘要： 当前， 我国各行各业发展迅猛， 交通运输业便是其中之一， 随着我国公路车流量的迅速增长， 许多高速公路的 承载力有限， 已无法满足车流量的需求， 需要对其改扩建。但是高速公路改扩建与原来公路建设的施工有很大的差别， 而 且在施工技术上的体现明显。因此， 本文就高速公路改扩建期间施工技术进行研究。 关键词： 改扩建； 高速公路； 施工技术 中图分类号： U415.6文献标识码： A 文章编号： 1673-0038 (2016) 02-0261-02 引 言 随着我国经济的迅速发展， 国家财政对交通运输业的资金投 入加大， 尤其是对高速公路投入。近年来， 我国高速公路建设事 业发展飞快， 截止 2014 年底， 我国高速公路通车总里程已达到 11.2 万 km， 基本上都是双向 4 车道1。当年， 高速公路选择 4 车 道， 是出于对道路交通量的评估和预测。然而， 随着国民经济的 迅猛发展， 人民生活水平的提高， 各种车量越来越多， 致使各地 区交通量快速增长， 交通压力巨大。另一方面， 由于已建的道路 比较狭窄， 使道路拥挤不断， 加上服务水平跟不上， 导致事故频 发， 很显然现有的道路已无法满足社会发展的需要。许多高速公 路刚建成就出现服务水平地下、 通行能力不足等问题日益突然， 因此迫切需要改扩建目前的高速公路。考虑到国家的土地资源 比较匮乏， 对土地的合理充分利用十分必须要。相比新建高速公 路， 对原有旧路进行改扩建， 更加充分合理利用土地资源， 土地 占有少， 缩短建设周期， 又减少了资金投入。因此， 改扩建原有的 高速公路， 提高公路通行能力， 解决目前公路车辆拥挤等成为我 国高速公路建设迫切解决的问题。 随着我国旧路改扩建工程的增多， 对高速公路改扩建期间施 工技术的研究具有十分重要的意义。 1 高速公路改扩建的基本原则 最近十几年来， 由于我国经济发展迅速， 交通量上升也非常 快， 每年呈指数增长。虽然在兴建之初大部分高速公路都考虑到 了交通量的增长问题， 但是交通量过快的增长， 使许多高速公路 的承载能力已根本无法满足当前交通运输的需要。对这些高速 公路进行改扩建是解决这一问题的有效途径。在我国， 高速公路 的改扩建尚处于刚起步阶段，根据近年来完成的部分高速公路