唐德瓊

中鐵二十五局集團第四工程有限公司 廣西柳州 545007

1 工程概況

哈佳鐵路上部結構類型為跨依七高速公路有砟軌道（40+64+40）m預應力混凝土連續(xù)梁連續(xù)箱梁。鐵路橋梁與道路中心交叉于DIK254+526處（對應高速公路主線里程為G1011K1+500），交叉點距依蘭縣高速收費站約1.5公里。主跨位于主墩12#-13#間，高速路面寬度為24m，依七高速與大里程右角交角為77°33′?？缏范詹捎娩摴芰⒅Ъ芊ù钤O再箱梁體0#塊澆筑。

（1）結構尺寸：哈佳鐵路跨依七高速公路連續(xù)梁計算跨度為（40+64+40）m，為單箱單室變截面連續(xù)箱梁，邊支座中心線至梁端0.7m，梁全長145.4m，中支點梁高5.0m，邊支點及跨中梁高3.0m，中跨跨中直線段長10m，邊跨直線段長13.7m。

（2）截面采用單箱單室直腹板形式，頂板厚度除梁端附近外均為35cm，腹板厚48-70-110cm,底板由跨中的40cm按二次拋物線變化至根部的80cm。線間距為5.04-5.07m，頂板寬度為13.3m，底板寬度為6.7m。箱梁兩側腹板與頂?shù)装逑嘟惶幘捎脠A弧倒角過渡，箱梁懸臂板下設置通長的滴水槽，支座處及中跨跨中共設置5個橫隔板，梁面擋砟墻間軌道部分設2%人字橫坡排水。

2 連續(xù)梁0號塊鋼管柱支架搭設

2.1 支架簡述

圖1 0#塊支架橫斷面圖

采用φ500×8mm鋼管柱做為主承重構件，40a工字鋼為縱梁，其中腹板位置雙根，翼緣板下單根，橫向分配梁采用I36c工字鋼按50cm間距布設，在承臺上預埋鋼板做為鋼管柱的基礎連接件，鋼管柱間設置連接系增強其穩(wěn)定性，連接系水平件采用20#槽鋼，交叉連接件采用L100角鋼；箱梁底板部位利用15×15cm截面方木排架進行調坡。底模板由10×10cm方木、15mm竹膠板組成，方木按20cm中心距排布，側模板采用定型鋼模，側模與底模為“側包底”型式，側模板懸臂部分利用腳手桿支撐。內模支撐采用腳手桿，面板為膠合板，肋木采用10×10cm方木。由于腹板高度變化[1]，腹板與底板的圓倒角不能隨外側模一起定做，采用敷貼定型橡膠塊的方式完成底倒角的成型。根據(jù)箱梁分配情況，臨時支座以外為支架承載部分，即圖2的斷面1和斷面2之間，距支架的布置情況，將箱梁分為翼緣板、底腹板兩大部分。

圖2 0#塊支架縱斷面圖

2.2 鋼管柱支架的設計驗算

（1）計算截面選取。偏安全取支架支撐部位的最大斷面即截面1做為驗算荷載，此時4.93m，底板厚0.79m，腹板厚1.04m，頂板厚0.44m，分別按底板、腹板、頂板、翼緣板計算斷面面積。圖2的斷面1至斷面2之間距離為2.75m。

圖3 0#塊支架承載部分截面計算示意圖

（2）支架結構材料參數(shù)：

①規(guī)格1220×2440×15mm。根據(jù)《路橋施工計算手冊》查得，并綜合考慮浸水時間，竹膠合模板的力學指標取下值：

彈性模量：E=5×103MPa

彎應力：[σ]=80Mpa

剪應力：[τ]=1.3Mpa

密度：9.5KN/m3（以上數(shù)據(jù)為廠家提供）

②木材（A-3紅松）

順紋彎應力[σ]=12Mpa

順紋彎曲剪應力[τ]=2.3Mpa，

橫紋彎曲剪應力[τ]=3.2Mpa

彈性模量E=9×103MPa

③Q235鋼材

(依據(jù)現(xiàn)行《鐵路橋梁鋼結構設計規(guī)范》取值)：

拉壓應力[σ]=140Mpa

彎曲應力[σw]=140Mpa

剪應力[τ]=85Mpa

彈性模量E=2.1×105MPa

（3）各構件驗算。翼緣板下構件無論從重量還是跨度均遠小于腹板下，故只計算腹板下構件，在荷載取值時偏安全的外加翼緣板部位的自重荷載。

①荷載取值：

恒載：

a.混凝土自重：

新澆混凝土容重按26KN/m3計算

底 腹 板 +頂 板 部 分：q1=26kN/m3×（10.3+2.2+3.8）=423.8kN/m單側翼緣板部分：q2=26kN/m3×1.3=33.8kN/m

模板自重（按實際材料、尺寸計算）按3KN/m2計算

b.模板支架自重：q3=13.3×3=39.9kN/m

可變荷載：

施工人員、施工料具堆放、運輸荷載按2.5KN/m2計算

c.施工人員、施工料具堆放、運輸荷載：q4=13.3×2.5=33.3kN/m

傾倒混凝土時產(chǎn)生的沖擊荷載按2.0KN/m2計算

d.傾倒混凝土時產(chǎn)生的沖擊荷載：q5=13.3×2.0=26.6kN/m

振搗混凝土產(chǎn)生的荷載按2.0KN/m2計算

e.振搗混凝土產(chǎn)生的荷載：q6=13.3×2.0=26.6kN/m

②鋼管立柱的驗算

由于翼緣板部位荷載很小，偏安全假定箱梁荷載全部由腹板下4根立柱承擔，取1.2倍的安全系數(shù)

驗算荷載：

∑q=423.8+33.8×2+39.9+33.3+26.6+26.6=617.8kN/m

軸心抗壓強度

σ=P/A=509.7/123.65=41.2Mpa＜[σ]=140Mpa

剛度（穩(wěn)定性）

立柱按兩端鉸接，則計算長度按13#墩最長管高l0=1.0×9.24=9.24m

λ=l0/i=9.24/17.397=53＜[λ]=150（鋼構件立柱）

查表ψ=0.81

③縱向工字鋼I40a

腹板下縱向工字鋼同樣按承受全部箱梁自重考慮

強度驗算：

剛度驗算：

=2.52mm＜[f]=L/400=2750/400=6.87mm

橫梁剪力V=ql/2=0.5×（308.9×2.75）=424.7kn

剪應力τ=VSx/(Ix.tw)=424.7/(2×34.1×10.5)

=59＜[τ]=85Mpa

滿足施工要求！

④橫梁（I36c）。根據(jù)支架結構底腹板下橫梁按承受底板、頂板以及腹板的一半計算，模板自重很輕，可忽略不計。橫梁間距為50cm，跨度按立柱間距5.7m，計算則荷載取值為：

q=26×（5.15+3.8+2.2）×0.5/5.7+（2.5+2+2）×0.5=28.6kN/m

強度驗算：

剛度驗算：

=10.8mm＜[f]=L/400=5700/400=14.25mm

剪力：

V=ql/2=0.5×（28.6×5.7）=81.5kn

剪應力τ=VSx/(Ix.tw)=81.5/(29.9×14)=19＜[τ]=85Mpa

滿足施工要求！

⑤底模板15mm竹膠板。按箱梁截面最高處腹板段進行驗算，此時梁高取4.93m，橫向分配方木為0.20m間距，竹膠板按支承在分布肋木上簡支梁進行受力分析，模板的凈跨徑==100mm，取模板順跨度方向1毫米寬計算。

腹板荷載組合

∑q=26×4.93+3+2.5+2+2=137.68kN/m2

換算成線荷載q=137.7×10-3N/mm

強度驗算：

模板截面抵抗矩：

模板截面慣性矩：

模板橫截面的最大應力：

模板最大剪力：

V=ql/2=(137.7×10-3×100)/2=6.88N

模板最大剪應力：

剛度驗算：

=0.12mm＜[f]=L/400=100/400=0.25mm

⑥橫向分配方木（10×10cm截面）驗算。腹板下方木凈跨徑按0.15m，底板下凈跨徑按0.45m考慮，分別計算不同荷載不同跨徑下受力狀況。

a.腹板下：

承受20cm寬度的荷載，均布荷載取值為：

q=26×4.93+2.5+2+2=134.7kn/m2

轉換為線荷載q=134.7×0.2=269n/cm

M=1/8ql2=0.125×269×152=7565n.cm

W=bh2/6=15×152/6=166.7cm3

截面積：A=10×10=100cm2

彈性模量：E=9×103MPa

慣性矩：I=bh3/12=10×103/12=833cm4

強度驗算：

σw=M/W=0.45MPa＜[σw]=12MPa,強度滿足要求（參考紅松木）。

由矩形梁剪應力計算公式得：

模板最大剪力：

V=Q=ql/2=2017N

τ=3Q/2A=0.3MPa＜[τ]=2.3MPa，剪應力滿足要求。

剛度驗算：

=0.023mm＜[f]=L/400=150/400=0.375mm

剛度滿足要求。

b.底板下：

承受20cm寬度的荷載，均布荷載取值為：

q=26×1.25+2.5+2+2=39kn/m2

轉換為線荷載q=39×0.2=78n/cm

M=1/8ql2=0.125×39×452=9872n.cm

W=bh2/6=15×152/6=166.7cm3

截面積：A=10×10=100cm2

彈性模量：E=9×103MPa

慣性矩：I=bh3/12=10×103/12=833cm4

強度驗算：

σw=M/W=0.59MPa＜[σw]=12MPa，強度滿足要求（參考紅松木）。

模板最大剪力：

V=Q=ql/2=1755N

由矩形梁剪應力計算公式得：

τ=3Q/2A=0.263MPa＜[τ]=2.3MPa，剪應力滿足要求。

剛度驗算：

=0.05mm＜[f]=L/400=450/400=1.12mm

滿足施工要求！

3 結語

通過對鐵路雙線連續(xù)梁0號塊施工的鋼管柱支架法設計，經(jīng)驗算支架滿足施工承載安全要求[2]。鋼管柱支架法施工連續(xù)梁0號塊應用于中等高度的墩身較適合。實際施工過程中可以采用加設鋼管立柱增加安全性，而且在靠墩側的一排鋼管柱和墩身之間通過墩身內預埋鋼板與鋼管柱連接焊接加強，且箱梁采用二次澆筑工藝，能夠保證鋼管柱支架的安全儲備系數(shù)在1.45倍以上。工程施工應事先對支架進行技術驗算及認證，使得方案成熟可行，工程建造安全可控[3]。