曾云峰

（中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 301700）

0 前言

廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)第二高速公路龍洞水庫(kù)大橋（以下簡(jiǎn)稱龍洞水庫(kù)大橋）全長(zhǎng)771.5m，分左右兩幅，該橋共計(jì)橋墩44處，其中高度40m以下采用圓柱式橋墩，高度40m以上采用方形薄壁空心墩，全橋薄壁空心墩共計(jì)13處，高度40~80m。橋墩蓋梁采用變截面懸臂式，蓋梁施工需搭設(shè)支架。

1 方案選擇

高墩蓋梁支架通常采用落地式和懸挑式兩種，二者從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全等方面來說各有優(yōu)缺點(diǎn)，落地式以鋼管柱為例，懸挑式以預(yù)埋型鋼三角架為例，二者對(duì)比具體見表1。

表1 支架方案比較

從表1中可看出，落地式和懸挑式支架，均存在一定程度上的優(yōu)缺點(diǎn)。落地式受高度影響較大，懸挑式不受高度影響。龍洞水庫(kù)大橋高墩最高達(dá)80m，為確保工程安全順利完成，選用懸挑預(yù)埋型鋼三角架。

2 懸挑預(yù)埋型鋼三角架設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

2.1 支架設(shè)計(jì)

龍洞水庫(kù)大橋高墩采用薄壁空心墩，墩身斷面尺寸為3.2m×6m，蓋梁橫斷面為梯形，頂長(zhǎng)15.45m，底長(zhǎng)8.2m，中部高3.3m，端部高1.3m，寬3.4m。

薄壁空心墩蓋梁采用懸挑預(yù)埋型鋼三角架，單個(gè)三角架頂長(zhǎng)7m，斜撐高3m，長(zhǎng)5m，主要材料均采用H400型鋼。墩身每側(cè)設(shè)置4組三角架，間距0.8m。

2.2 支架驗(yàn)算

2.2.1 荷載計(jì)算

（1）荷載取值：鋼材取78.5kN/m3、鋼筋混凝土取26kN/m3、H400型鋼取0.660kN/m、懸臂端支架荷載取8kN/m。

（2）各段荷載計(jì)算：以支架靠近墩身處為0點(diǎn)，分段計(jì)算支架各段荷載。

0~1m段，該段為均布荷載，蓋梁高按3.3m計(jì)，寬按3.4m計(jì)，模板及施工荷載系數(shù)取1.3。

q=（3.3×3.4×26/4+0.66）×1.3=95.7kN/m，取100kN/m。

1~5m段，該段為梯形荷載，1m處蓋梁高按3.3m計(jì)，寬按3.4m計(jì)，模板及施工荷載系數(shù)取1.3。

q=（3.3×3.4×26/4+0.66）×1.3=95.7kN/m，取100kN/m。

5m處蓋梁高按1.3m計(jì)，寬按3.4m計(jì)，模板及施工荷載系數(shù)取1.5。

q=（1.3×3.4×26/4+0.66）×1.4=44.1kN/m，取50kN/m。

5~7m段，該段在蓋梁外側(cè)，主要荷載為支架自重和施工人員、附屬設(shè)施荷載。

q=0.66+8=8.66kN/m，取10kN/m。

2.2.2 各段荷載

0~1m為100kN/m均布荷載，1~5m段為100～50kN/m梯形漸變荷載，5~7m段為10kN/m均布荷載。

詳見圖1。

2.2.3 支架驗(yàn)算

利用MIDAS有限元分析軟件對(duì)蓋梁?jiǎn)蝹€(gè)支架進(jìn)行建模及受力驗(yàn)算分析，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析驗(yàn)證支架承載能力及安全性。

（1）H400型鋼截面特性

圖1

H400型鋼高h(yuǎn)=400mm，截面面積A=82cm2，最大跨度l=5m，慣性矩Ix=23700cm4，抗彎截面模量Wx=1185cm3，允許正應(yīng)力[σ]=205MPa。

（2）模型建立

以順橋梁方向?yàn)閄軸，支架預(yù)埋點(diǎn)為X軸0點(diǎn)，支架外側(cè)為X軸正向，豎直向上為Z軸正向，H400型鋼采用兩單元模擬，墩身預(yù)埋點(diǎn)按懸臂支點(diǎn)約束，H400型鋼支架之間按剛性連接方式。

（3）支架受力驗(yàn)算

運(yùn)用MIDAS軟件建立支架模型分段輸入對(duì)應(yīng)荷載工況并進(jìn)行分析驗(yàn)算。

①?gòu)?qiáng)度驗(yàn)算：

支架各截面所受應(yīng)力見圖2。

圖2

彎矩Mmax=1.37616×105kN/m2=137.6MPa＜205MPa，滿足要求。

②剛度驗(yàn)算：

支架各截面變形見圖3。

圖3

3 結(jié)語(yǔ)

變形fmax=7.41mm＜l/200=5m/200=25mm，滿足要求。

如荷載增加或提高支架安全性，可采用加大型鋼截面或采用雙拼型鋼。

高墩采用預(yù)埋型鋼三角架，同落地式支架相比具有節(jié)省材料、施工機(jī)械等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于支架規(guī)模及高度相對(duì)較小，穩(wěn)定性相對(duì)較高，材料利用率也大大增加。

本文主要介紹高墩蓋梁支架施工技術(shù)和應(yīng)用，對(duì)于提高類似工程有很好的指導(dǎo)和參考作用。