用于箱拱拱肋现浇施工复合式系统支架关键技术

1、用于箱拱拱肋现浇施工复合式系统支架关键技术摘要：结合磨乡大桥的工程特点，介绍特殊地形条 件下，用于大跨径钢筋混凝土箱拱拱肋现浇施工的复合式系 统支架关键技术。用2种计算方法对该技术方案进行计算， 并对结果进行分析、对比，以论证其合理性与可靠性。关键词：钢筋混凝土箱拱；拱肋；复合式系统支架；关 键技术大跨径钢筋混凝土箱形拱桥跨越能力很强，具有结构优 美、造价低等优点，越来越受到桥梁工程界的亲睐。随着工 程技术的发展，钢筋混凝土箱形拱桥拱肋现浇施工技术也不 断提高，除了满堂支架现浇法、刚拱架支架法和挂篮悬浇法 1-5之外，还有临时墩梁和满堂支架相结合的复合式系统 支架方法。本文结合磨乡大桥的设计特

2、点，介绍临时墩梁和 满堂支架相结合的复合式系统支架方法。1工程概况磨乡大桥为杭瑞高速公路（贵州境）遵义至毕节段的一 座主要桥梁，跨越v型河谷，河谷水面距离拱圈底面为56. 8mo 该桥桥型布置为2x30m预应力混凝土简支t型梁+lx100m 钢筋混凝土箱形拱+2x30m预应力混凝土简支t型梁。主孔 为净跨100m的箱拱，净矢跨比为1/6,拱轴系数为1.756o 拱箱采用c40钢筋混凝土结构，其截面高1.9m,宽10. 5m, 单箱3室截面。主拱圈轴线弧长为108.457m。拱箱采用c40 钢筋混凝土现浇施工，全桥分左、右幅单独设计，单幅拱圈 混凝土方量为881. 24 m3o磨乡大桥总体布置如

3、图1所示。注：l0为计算矢高，f0为计算跨径，fo/lo为矢跨比。单位：cm图1磨乡大桥总体布置示意2拱肋支架方案设计依据现场地形地貌，在河中设2排临时墩，采用桩接柱 形式。桩基直径1.7m,入岩5m,采用c25钢筋混凝土结构。 墩柱直径1.5m,高33m,采用c30混凝土。设地系梁1道， 中间每隔10m设1道横系梁。盖梁尺寸为 1.6mx1.9mx12. 3m,盖梁上设2组3排单层加强型贝雷梁 和12组双排单层加强型贝雷梁。贝雷平台上为碗扣式脚手 架搭设的满堂支架，形成一套临时墩梁和满堂支架相结合的 复合式系统支架。拱肋支架分左、右幅单独设计，全桥整个 支架系统的构成分别如图2、图3所示。单

4、位：cm图2临时墩平面布置示意单位：cm图3左幅支架立面布置3支架主要设计荷载3. 1怛载拱圈混凝土总方量为881.24m3,钢筋混凝土容重取 26kn/m3,结构自重为22911. 2kno拱圈总高度为190cin,分 3次浇筑，3次浇筑高度分别为55、70、65cm。具体浇筑顺 序示意如图4所示。另外单幅拱上排架基座混凝土方量为 114. 44/2=57. 22m3,所以拱圈结构自重为(881.24+57. 22) x26=24399. 96kno单位：cm图4拱圈混凝土径向分环浇筑断面示意此外，分配横梁、模板、脚手架自重共计1562kno3.2活载施工人员及机具荷载取1. okpa,振捣

5、混凝土产生的荷载 取 2. 0kpao3.3荷载组合荷载组合为：1.2恒载+1.4活载。4支架承载能力计算分析4. 1分析重点从支架设计方案可知，在整个支架系统中，贝雷梁是关 键，起“承上启下”的作用。由于满堂支架和混凝土墩柱在 支架系统中都是轴向受压结构，所以受弯构件贝雷梁的挠度 大小和构件应力安全直接关系到整个支架系统的支撑刚度 和结构安全，是支架施工中的核心环节。因此，贝雷梁支架 分析是整个支架系统计算分析的重点。计算分析时，考虑最不利荷载情况为：恒载包括整个单 幅拱圈和排架基座混凝土重量。而实际上拱圈是分3层浇筑, 当浇注第2层或第3层时，第1层混凝土已经凝结，并能形 成一定的承载能力

6、。因此，取最不利荷载情况进行计算是偏 于保守的。4. 2分析方法考虑到贝雷梁是由钢杆件拼装而成，构件之间并非完全 刚接或者较接，有限元软件难以完全模拟。参考其他有关文 献6-8,采用2种计算方法进行模拟计算，即把贝雷梁等 效成实腹梁进行常规的连续梁结构计算；根据贝雷梁实际尺 寸用有限元软件建模方法进行计算。对以上2种计算方法的 结果进行对比分析，判断计算精度，从而论证该支架方案是 否合理、可靠。4.3等效实腹梁计算模型一般桁架的结构计算，可按常规的结构力学方法进行。 而贝雷梁桁架由于各单元结构形式完全相同，杆件的类型只 有三种型式两种断面，其计算公式可像处理等截面实腹梁一 样得到简化，由moh

7、r公式：式中，n为各杆件的轴力，l为各杆件长度，e为弹性模 量，a为杆件截面积，f为挠度。由于贝雷桁架各杆件的内力均可计算截面处的弯矩和 剪力来表示，利用各杆件间几何尺寸的相互关系和截面特 点，进而可以使桁架挠度计算的公式向等截面实腹梁的形式 转化。设，则贝雷桁架相当于高为h,宽为的等截面实腹o将1片加强型贝雷梁简化成一个高1500mm、宽20mm的 矩形等截面实腹梁连续梁模型。模型共计27个单元，其中 25个单元长度为3m, 2个单元长度为1.5m。计算荷载考虑 拱圈全部混凝土荷载以及排架基座混凝土荷载，还有脚手架 荷载和动荷载。根据前述支架主要设计荷载说明，计算荷载 总和为：1.2x938

8、. 46x26/100+1. 2x1562/100+1.4x10. 5x (1+2) =355. 6kn/m,计算模型如图5所示。图5计算模型4.4实际贝雷梁有限元计算模型4. 4. 1模型建立根据贝雷梁实际尺寸，采用通用有限元计算程序midas civil 7. 4. 1进行建模，计算模型共532个梁单元，263个 节点。共分成2种单元截面，上下加强弦杆采用面积为 2x25. 48=50. 96cm2,抗弯惯性矩为 2x396. 6=793. 2cm4 的 单元截面型式；斜杆和竖杆采用面积为9. 53cm2,抗弯惯性矩为99. 00cm4的单元截面型式。单元结点全部采用刚性连 接。4. 4.2边界条件在模型的一端设置水平约束和竖向约束（2个节点，宽 0.75m）,另一端仅设置竖向约束（2个节点，宽0. 75m）；中 间则根据实际情况设置2个竖向约束（3个节点，宽1.5m）。4. 4. 3荷载由于只建立了 1排贝雷梁模型，所以把荷载等分成30 份进行均布加载，即集度为355. 6/30=11. 853kn/m。4. 5 2种方法计算结果对比分析将上述2种方法计算结果进行对比，见表1。由表1对以看出，2种方法的弹性挠度计算结果基本一 致，约为40mm,且都满足装配式公路钢桥使用手册和建 筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范（jgj 166-2008）