跨线现浇连续梁预留门洞设计与计算方法研究
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摘要: 简要介绍了高速公路门洞设计方案，在施工前对门洞支架进行了充分的结构受力和稳定性验算，对计算基本程序进行了说明，经验算和实际检验，该门洞支架设计满足施工要求。浅析连续箱梁桥门洞式支架设计与安全性验算的方法、要点及步骤，对类似工程施工方案设计具有参考意义。
中图分类号：S611文献标识码： A
Research on design and calculation method of highway gated hole cross Cast-in-situ Continuous Beam
Abstract：This paper has abrief introduce of design scheme of highway gated hole． It has the structure force bearing and stability of check caleulation on gated hole support before construction． Presenting the basical calculation process and satisfying the construction request of this gated hole support design after check calculation and practical test． analyses the continuous box girder bridge type design and safety of checking the stent method, main points and steps to the similar project construction scheme design reference
Key words：Cast-in-situContinuous Beam，gated hole support，design，check calculation
前言
水碾坝枢纽互通立交EK0+224.361匝道桥采用26+44+26预应力混凝土连续梁跨越成雅高速公路。0#-3#墩现浇箱梁施工需采用满堂碗扣支架，支架高度8m左右，为保证成雅高速的畅通，需搭设车行门洞。门洞支架以Φ630钢管及Ⅰ20a工字钢为主要材料，进行门洞设计。
1 搭设方案
门洞搭设方式采用下部钢管柱工字钢+上部满堂碗扣支架相结合的方案。具体如下：
钢管柱采用630mm，壁厚11mm钢板Q235级钢管柱，钢管柱的上下两端采用钢板连接，下部基础采用50cm高90cm宽C30混凝土条形基础。预埋地脚螺栓与钢管柱连接，钢管柱上方采用三排Ⅰ63a工字钢组合做纵梁，横向采用Ⅰ20a工字钢做分布梁。Ⅰ20a工字钢上部约1.8m采用满堂碗扣支架搭设，方便卸载及调坡。
2 受力检算
钢管工字钢支架基础，基础下地基承载力要求达到300kpa，在钢管柱所处位置为岩层并蛮深较浅时，将表层清除后钢管柱支撑在经处理平整的基岩上。
2.1 钢管工字钢受力检算
钢管工子钢整体布置形式见图1。
分布方木采用10cm*10cm方木，布置间距25cm。承重方木采用12cm*14cm方木，腹板下布置间距为60cm；底、翼缘板下布置间距为90cm。承重方木下为碗扣立杆，碗扣立杆立于Ⅰ20a工字钢上，工字钢每根20m，交错布置，梁体中部间距0.3m，两侧翼板部分间距0.6m。横向Ⅰ20a工字钢之下为Ⅰ63a工字钢，纵向4肢一组，共4组，置于钢管柱顶。钢管柱基础采用条形基础，并预埋法兰盘螺栓，钢管采用500*10的Q235大钢管，横向布置4根，间距450cm。门洞间净间距8m，竖向每隔3m设置水平连接。
图1钢管工字钢整体布置图
2.2 材料参数
①混凝土容重：q1=26KN/m3；
②酚醛树脂胶合板：
[σ]=50Mpa（纵向），E=6.1×103Mpa，
[σ]=70Mpa（横向），E=7.4×103Mpa；
③木材：
[σ]=12Mpa（顺纹抗压、抗弯），[γ]=1.6Mpa，E=9×103Mpa
④Q235钢材许用应力：
1）轴向应力：
[σz]=140Mpa，容许应力提高系数1.3，[σz]=140×1.3=182Mpa。
2）弯曲应力：
[σw]=145Mpa，容许应力提高系数1.3，[σw]=145×1.3=188.5Mpa。
3）剪应力：
[т]=85Mpa，容许应力提高系数1.3，[т]=85×1.3=110.5Mpa。
2.3 荷载
①钢筋混凝土自重q1：
q1=18.21m2*26KN/m3=473.46KN/m
②模板自重q2：
q2=5 KN/m2*17.5m=87.5 KN/m
③Ⅰ63a工字钢梁自重q3：
q3=121kg*12*10/10m=1.5 KN/m
④Ⅰ20a工字钢梁自重q4：
q4=27kg*20m*3根=1.6 KN/m
⑤施工荷载q5：
q5 =47 KN/m
Q= q1+ q2+ q3+ q4+ q5=611 KN/m
强度验算按照简支梁分析:
图2.工字钢受力图示
简支梁计算跨中弯矩：
M1/2=Q*L2/8=611*82/8=4888 KN/m
由Ⅰ63a工字钢可知：W=2981cm3，A=155cm2
4肢Ⅰ63a工字钢承受的最大弯矩为4888/4=1222
3肢Ⅰ63a工字钢截面最大应力为：
σ=M/W=1222/(3*2981)=136.6
挠度计算：
f=5ql4/(384EI)
=5*611*80004/(12*384*2.1*105*8.5*108)
=15.2mm
满足要求
2.4 钢管柱布置及检算
钢管柱采用直径为630mm，壁厚11mm的Q235的钢管（两端带法兰盘），采用螺栓连接，横向布置四根间距4.5m。柱顶设置3排Ⅰ63a的工字钢，驻地为混凝土扩大基础。钢管立柱布置示意如图3（半幅）。
图3钢管立柱布置图
上述可计算出钢管柱处的支座反力为4888KN。
每根钢管柱处的支座集中力为：p=4888/8=611KN。
由上计算可知最大支座反力为：611KN，最长钢管以8m计，自重为13.6KN，钢管最大的轴向压力p=624.6m。
钢管的惯性半径i=（I/A）1/2=0.219
长细比：λ=29.22，查系数表稳定系数为ψ=0.928，钢管的最大轴向压力为N=624.6KN。
假设最大偏心为10cm，则偏心受压弯矩为：M=287.83 KNM.
钢管的截面A=21.38*103mm2，钢管的抗弯截面系数：W=3.25*106mm3。
钢管柱允许抗压强度：
[σ]=ψσd=0.928*182=168.9Mpa。
则：σ=N/(ψA)+M/W
=624.6/(0.928*21.38*103)+287.83/3.25*106
=119.56Mpa
钢管稳定性满足要求。
2.5 扩大基础验算
基础为条形基础50cm高90cm宽15m长C30混凝土条形基础。底面设置φ20钢筋网片，钢管柱基础如下图。
图4钢管柱基础图
地基处理后，要求达到承载力300Kpa，则承载能力为0.9*15*300=4050KN，大于钢管整体最大轴向压力N=624.6*4=2498KN，地基承载能力满足要求。
3 结语
（1）碗扣式脚手架满堂支架竖向力传递过程：箱梁钢筋混凝土和内模系统的自重及施工临时荷(活载)通过底模传递到横梁上，横梁以集中荷载再传递给纵梁，纵梁以支座反力传递到每根立柱，立柱横向联接整体受力，传递至钢筋混凝土基础、地基。因此检算时应主要对工字钢应力于挠度、立柱的压杆稳定性、地基承载力进行检算。
（2）通过计算确定，本桥施工中车行门洞两侧各四根钢管柱、布设间距为4.5m，跨度8m，满足施工要求。
（3）经过实际工程检验，门洞结构顺利通过施工，文中计算理论及方法安全可靠。
参考文献：
[1]张俊义.桥梁施工常用数据手册.北京：人民交通出版社，2005
[2]江正荣，朱国梁.简明计算手册.北京：中国建筑工业出版社，2005
[3]钢结构设计规范[ S] GB 500172003,
个人简介： 张茜 硕士，讲师，工程师，单位：四川交通职业技术学院，主要从事桥隧结构工程的教学与科研工作。