浅析现浇箱梁支架设计及施工控制

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摘要：随着交通建设的迅速发展,受地形､施工条件等的限制,大量高支架现浇箱梁应运而生｡然而,随着桥梁的高度增加,现浇支架的施工难度也增大｡尤其是40m以上的超高现浇支架,施工中会面临各种重大的质量､安全隐患｡如何安全､高效地进行现浇支架施工,已成为交通桥梁建设的一大难题。本文结合实例，分析了现浇箱梁支架的设计以及施工技术，尤其是支架的主体结构设计，防电、防坠落结构设计，并通过计算验证了支架的稳定性。

关键词：跨线桥；箱形梁；现浇梁；支架；设计；施工

中图分类号：U445 文献标识码：A

一、工程概况

某高速铁路特大桥在DIK416＋696.3 处，跨越铁路上下行正线以42m 预应力砼简支箱梁，为86.3°的平面斜交角度。跨越处高约3m铁路路基，为4.0m上、下行线间距，带电接触网27.5kV。距离桥下接触网的箱梁梁底承力索只有2.25m，有轨面高度即承力索距离为7.13m。

二、设计跨线现浇箱梁支架方案

（一）、支架设计思路

跨线箱梁采取支架法现浇施工，由于桥下接触网带电体与箱梁梁底距离很近，且铁路运输繁忙，因此，必须对支架设计综合考虑以下三方面：一是拆除支架安装的速度。安装拆除支架主梁必须同时接触网停电和封锁双线，每次不超50分钟的封锁时间，不超30 分钟的实际作业时间，因此支架结构要求轻便，在地面能提前分组拼装，拆除架设速度快。二是对支架考虑列车振动的不利影响。桥下列车现浇箱梁施工过程中，运行不限速，对箱梁梁底砼的硬化过程由于列车频繁通过所产生的振动而产生不利影响，因此应考虑在支架设计时减振措施。基于以上分析，结合常用器材情况和以往施工经验，现浇箱梁决定采取贝雷梁支架法。在贝雷梁两侧及底部设置防坠、防电落综合设施，增设减振支座在支墩和支架间以减小列车振动的不利影响。贝雷梁的器材为制式，刚度大，重量轻，方便组拆，跨铁路快速吊装、拆除的要求能够满足。

（二）、支架主体结构设计

顺桥向设计支架为连续梁三跨结构，在桥墩承台上支承边支墩，在既有铁路路肩上支立中支墩，以不侵入铁路限界进行控制中支墩支立位置。为10.8 m支架中跨跨度，均为8 m两边跨跨度。自下而上支架结构体系由钢管支墩、支墩基础、减振支座、落模砂箱、单层贝雷梁、分配梁组成，其上布置支撑、侧模及现浇箱梁底模。

通过计算分析确定结构，共布置加强型单层贝雷桁架17排在箱梁下对现浇箱梁承受全部荷载，其每侧腹板下及中箱室下布置3排，布置4排在每侧翼板下。各增加2 排贝雷桁架在箱梁外侧搭设工作平台。每2排或3排贝雷桁架组成1组，采用支撑架横向连接在桁架单元连接处，使其稳定性加强。为了加强其抗剪能力在支墩支撑处每排贝雷桁架均加设2-10槽钢竖杆。

安装高50cm的落模砂箱在每根钢管立柱顶部，制梁模板拆除时使用。支架卸落为避免侵入铁路限界，可调高度控制落模砂箱在20cm以内。由2 根I40c工字钢并焊而成柱顶分配梁，且有加劲板焊接。

加设高阻尼橡胶减振支座（HDRB）在每根钢管立柱的分配梁与落模砂箱间。由于HDRB具有较高的竖向刚度和强度，竖向荷载能够承受较大，同时阻尼比也较高，因此列车振动对支架的影响能大大减少。

如图1、图2 所示支架纵向和横向布置。

图1纵向支架布置

图2横向支架布置

（三）、支架防坠落、防电结构设计

1、防电结构设计

采用ZRCDE高分子材料2 mm厚的软绝缘板为防电结构（绝缘等级1.8 万V/mm），封闭绝缘周围工作平台1.2m高度范围和支架中跨底部内。通过1.5cm厚竹胶板将ZRCDE软绝缘板固定在工作平台外侧钢支架及贝雷梁底部槽钢吊架上。同时铺一层地板革在竹胶板顶面用以防水。

2、防坠落结构设计

在两组贝雷梁的箱梁外侧上，搭设防护棚及工作平台。按1m间距在贝雷梁上布置10号槽钢， 5cm 厚木板在其上满铺设，顶面铺钉铁皮，既具有防火功能，又防止落物。设置槽钢支架在1.2m高度的工作平台外侧范围内，用以封闭防护安装防护网。支架防坠落、防电结构如图3 所示。

图3 支架防坠落、防电结构

（四）、支架方案

通过计算既有设施的迁改要求得知绝缘防护架及贝雷梁总高度为2.38m，包括贝雷梁1.6m、支撑及底模0.15m、非弹性下挠0.01m、绝缘防护架0.12m、最小安全距离承力索0.3m和落模高度0.2m。因此，需降低0.13m的接触网承力索，为7.00m距离轨面。进行绝缘处理通过安装MVLC中压绝缘包卷管对两侧及支架下各10m范围的接触网承力索。将线路两侧的供电线及回流线改为电缆后埋于地下和路肩内。

三、支架计算

（一）、单根横向I18工字钢受力

1、荷载组成

单室单箱斜腹板箱梁在支架上部,计算时取梁高为2.2m, 40m跨 (其它为1.6m),是最大的受力部位｡布置支架见图4｡横向I18工字钢,承受机具､施工人员､材料荷载;梁体钢筋砼自重荷载､振捣砼及砼冲击时产生的荷载以及模板支架自重荷载｡

图4横截面支架示意图

图5平面支架布置图

(1)施工人员､机具､材料荷载:q1=2.5kN/m2×0.6m=1.5kN/m

(2)砼振捣及冲击时产生的荷载:q2=2.5kN/m2×0.6m=1.5kN/m

(3)梁体钢筋砼的自重荷载:

图6分布荷载图

翼板:q31=hγ×0.6m=0.34×26kN/m2×0.6m=5.30kN/m

腹板:q32=hγ×0.6m=1.32×26kN/m2×0.6m=20.59kN/m

底板:q33=hγ×0.6m=0.47×26kN/m2×0.6m=7.33kN/m

(4)支架､模板自重荷载:q4=1.5kN/m2×0.6m=0.90kN/m

(5)总荷载:翼板:q1=1.2×(5.30+0.9)+1.4×(1.5+1.5)=11.64kN/m

腹板:q2=1.2×(20.59+0.9)+1.4×(1.5+1.5)=29.99kN/m

底板:q3=1.2×(7.49+0.9)+1.4×(1.5+1.5)=14.08kN/m

2、受力分析

用Midas civil进行计算以贝雷梁作支点,分析如下:

图7支点贝雷架受力图

根据弯应力图可知:σmax=8.0MPa

根据剪应力图可知:τmax=10.6MPa

根据位移图可知: ƒmax=0.077mm

图8支点贝雷架反力图

（二）、贝雷梁每排受力

转化为均布荷载由I18工字钢传递下来的集中荷载, 在贝雷梁上作用,由2I36b作支点｡这里仅对3号､10号贝雷架受力最大的荷载计算:

q3=(17.2kN×38/0.6+38/3×2.7kN)/38m=29.57kN/m

（三）、单根I36b受力

集中力由贝雷梁传递下来,在I36b工字钢上作用,支点为钢管桩｡用Midas civil分析时取受力最大的I36b,如下:

图9 工字钢受力图

由弯曲应力图得:σmax=83.1 MPa

由剪应力图得:τmax=46.2 MPa

反力图:

图10 工字钢反力图

Rmax=311.5kN

（四）、钢管桩受力

集中力由I36b传递下来,在钢管桩上作用｡

最大受力的钢管桩:311.5kN×2=623.0kN

1、强度检算

A=29807mm2

N=623.0kN

σmax=N/A=623.0×103 /29 807mm2=20.9MPa

2、检算稳定性

截面惯性矩:Ⅰ=131117.3cm4

回旋半径:i=(I/A)1/2=(131 117.3/298.07)1/2=210mm

长细比λ=lo/i =42000/210 =200 查表得Φ=0.186

σmax=N/(ΦA)=623.0×103/(0.186×29807)=112MPa

篇幅由于有限,只给出了部分计算结果,重点为了验算钢管桩承载能力,还有如基础承载力､抗风稳定性计算等均末给出｡

四、支架施工操作要点

根据铁路部门下达的施工计划，中支墩施工采取单线封锁，每次封锁90 分钟；贝雷梁安装拆除采取双线封锁，每次封锁50分钟。

（一）、中支墩施工

提前制作基础模板及钢筋笼，钢管立柱拼装。依次封锁线路，完成立柱安装和基础灌注。用吊车吊装模板及钢筋笼到位，砼泵车灌注基础砼。吊装钢管立柱人工配合吊车，不得使立柱侵入铁路限界，且倾斜度不大于0.1%，封锁点内完成钢管间横向连接和柱脚焊接。柱顶砂箱、减振支座及分配梁必须置于柱顶中心，避免立柱偏心受压。

（二）、贝雷梁安装及拆除

在封锁点内采用单台400T大型吊车将贝雷梁依次吊装就位。就位每组贝雷梁后，立即进行搭接接地线和绝缘板缝处理，在接触网送电前这些必须完成。用20cm 宽软绝缘板粘贴补缝、搭接绝缘板接缝，采用截面积大于50mm2的铜铰线为贝雷梁上接地线，连接墩身两侧预埋接地端子。采用两台25T 吊车于封锁点内将每组贝雷梁抬放到箱梁顶面进行人工拆解就是贝雷梁拆除方法。

结语：

为了检验扩大基础的承载能力,对基础进行了静载预压,消除了基础沉降带来的非弹性变形,为支架提供了安全､可靠的基石;并对现浇支架进行逐孔预压,保证了现浇箱梁的施工安全｡本方案从支架安全考虑,有针对性地采取一些措施,对支架施工具有一定的指导意义｡

参考文献

[1] GB50017-2003,钢结构设计规范[J].

[2] 中华人民共和国铁道部．TB10210-2001 铁路砼与砌体工程施工规范［S］．北京：中国铁道出版社，2005．

[3] 黄绍金，刘陌生．装配式公路钢桥多用途使用手册［M］.北京：人民交通出版社，2001．