薛建波

【摘要】：厦门环岛路互通式海上立交桥位于厦门岛西南沿海，与海内外闻名的鼓浪屿风景区隔海相望，桥梁结构独特，外型设计流畅、美观，是一座景观性工程。本文主要介绍了桥梁上部现浇箱梁膺架的施工方案的计算。

【关键词】：单桩单柱；膺架；双层贝雷架；施工；方案

Abstract: Xiamen Island Road Interchange Sea overpass is located in Xiamen Island southwestern coast, it across the sea with Gulangyu scenic spot, it is a landscape project with the unique structure of the bridge, smooth exterior design, appearance. This paper introduces the calculation of the bridge superstructure cast - Scaffolding construction program.Key words: single pile single column; Scaffolding; double Bailey frame; construction; program

中图分类号：U448.17 文献标识码：A文章编号：

1、工程概况

厦门环岛路是厦门市规划“三环三辐射”道路网骨架之一。互通式海上立交桥地处海军码头～演武路段，位于厦门岛西南沿海，与海内外闻名的鼓浪屿风景区隔海相望，是厦门市规划的一个重要组成部分。其主要工程项目如下：

1.1主线桥：起止桩号为K3+680.889～K4+241.889，单幅长561M，分左右两幅，跨径为30～33M，梁宽10～19M，系3～5跨预应力砼连续刚构。

1.2匝道桥：分A、B、C、E及叉桥五部分，累计长748.198M，其中C桥为22～25M跨预应力砼连续刚构， A、B、E、叉桥系普通钢筋砼连续刚构，跨度分别为18～20M。

除匝道桥A、E桥台和少部分桩在陆上外、其余均位于海上，与主线桥连为一体，形成一座海上立交桥。上部结构为流线型箱梁，下部结构多数为单桩单柱式桥墩。

2工程特点

2.1地形地貌

本桥位于滨海岸坡带，地质条件复杂，海底地形变化较大，呈近岸往海域变深、变陡之特征，且附近被人工回填改造，地下抛石较多，分布范围广，厚度变化大。

2.2水文气候

地处厦门港海域，属非正规半日潮区，最大潮差6.92M，平均大潮期间潮差4.95M，平均小潮期间潮差2.85M，历年平均潮差3.98M。厦门9月下旬至4月上旬为沿海大风季节，平均风为3～4级，最大风力8～9级，7～9月为台风季节，风力7～10级，最大可达12级以上。

3.膺架方案的选择

4.膺架方案

经反复比较论证，选用第二种方案。主桥采用双层贝雷架，两端3m（1片）采用下弦杆加强型贝雷架，其中跨度为31.4m，梁宽13.5m段为设计控制点。匝道桥25m跨采用单层加强型贝雷架。

4.1膺架结构

膺架结构从下至上分下立柱、转换平台、墩旁支架、上横梁、贝雷梁纵梁（见图1）。

下立柱结构图如图9，利用型钢焊接而成，立柱高根据墩身、墩旁托架等高度计算确定。下立柱支承在过渡段上，环绕墩身布置，安装空间狭窄。两下立柱横向间距仅1.22m，若产生横向倾覆力矩，将大大增加下立柱内力。上部膺架的力传下来，同时又保证结构整体稳定，这是结构设计的关键。施工过程中，事先在桩墩过渡段施工时预埋预埋件，下立柱安装时与其焊接连成一整体，上部在转换平台处设置宽0.6m的抱箍与转换平台固结。这样结构与墩身形成一整体，保证了结构的整体稳定性。另一方面，施工时要考虑墩、桩施工引起的位置偏差，准确地安装下立柱是施工的难点。为了保证下立柱能准确的安装，下立柱的方向根据现场放样的角度与转换平台在钢结构厂焊接制作成型。

4.1.2转换平台

由于下立柱间距小，万能杆件墩旁支架支承距离为2m，不能垂直传力于下立柱，设计中增加了转换平台结构，转换平台由2Ｉ45b工字钢构成，直接承受墩旁托架传递下来的力，下立柱与转换平台固结成整体。施工时在立柱上加斜撑以消除转换平台偏心而产生的扭矩。为增强整体稳定性，提高承载力，墩旁两转换平台间纵向用型钢拉结。

4.1.3墩旁支架与上横梁

位于转换平台上，是整个膺架的中心结构，支架顶部设上横梁，承受贝雷梁两端的集中力，分配到支架结点上。

4.1.4贝雷梁纵梁

贝雷梁纵梁直接承受模板、砼等结构荷载和施工荷载。目前國内施工中所用的贝雷架因跨度较小或使用跨间中支墩，大多采用单层贝雷架。本工程箱梁跨度较大，设中间支墩又不经济，中支墩拆除比较困难，所以设计上采用了双层贝雷架结构，大大提高了结构承载力，减小了挠度。

4.1.5钢箍

钢箍是整个膺架系统的一个稳定结构，由两块δ=12mm钢板弯制而成，弯制形状与墩身横断面相同。两端用螺栓连接，将墩身环抱，沿墩身每隔2m设一道，上横梁和转换平台位置抱箍宽度为0.6m，其余为0.3m。

4.2设计使用的参数。

4.2.1贝雷架几何特性和容许内力。

贝雷梁弹性模量E=2.05×105MPa，几何特性和容许内力详见表2：

4.2.2计算荷载

①砼容重取26KN/m3。

②内外模自重（木内模，钢外模）：1.875KN/片。

③贝雷架单排单层加强型自重：5KN/片。

单排单层非加强型自重为3.5KN/片。

⑤施工荷载：1.5KN/m2。

以下计算单位除特别注明外均为KN，m。

4.3膺架结构验算

4.3.1贝雷梁

4.3.1.1贝雷梁分组强度验算（表3）

①腹板处纵梁为2组3排双层贝雷架，荷载带宽度为2.65m。

②箱梁腹板外纵梁为双排双层加强型贝雷架，荷载带宽度为1.25m。

③纵梁整体强度验算以梁截面的一半作为计算对象。

①将BC段刚化，对AC段进行计算，图5

IAC=0.95n[I]=3.98×106cm4

fA= PLAC3/3EAAC-qLAC4/8EIAC=0.27cm

②将AC段外力转化到C点，对BC段进行计算，图6

PC=2083.3KNMC=7043.7KN-m

IBC=11.819×10-2m4

fC=PCLBC3/3EIBC+MCLBC2/2EIBC-qLBC4/8EIBC

=0.0497m

θC= PCLBC2/2EIBC+ MCLBC/EIBC-qLBC3/6EIBC =0.00743 rad

③叠加前面两部分的位移得A点位移：

f=fA+fC+300×tg(θC)= 0.0747m f/2LAB=1/397

查《桥规》得[f/L]≤1/400 (400-397)/400=0.75%＜5%符合要求

综上所述，箱梁膺架纵梁符合要求。

4.3.2万能杆件墩旁支架

墩旁支架各结点力是由贝雷架底部横梁传递下来的，横梁为六次超静定连续梁。

以腹板处砼及2片双层贝雷架为一个集中荷载Q，每个腹板面积为0.6466m2,顶底板砼及模板和其余18片贝雷架作为一个均布荷载q。

Q=1.1×(Q砼+Q贝雷架)= 181.4KN

如图7所示（每面墩旁支架由2片万能杆件支架组成用力矩分配法解超静定连续梁，求得各支点反力为：

P1=125.8KNP2=326.4KNP3=448.3KNP4=406.4KN

万能杆件支架为6次超静定结构，解得各杆件内力，根据计算结果，选配万能杆件。

4.3.3转换平台及下立柱

1、转换平台的验算

转换平台由两组型钢梁2I45b组成，纵向用型钢焊连，每组梁上下盖板各焊一块加强板。

M=2700×0.392=1058.4KN.m I=1.806×10-3,W=7.495×10-3m3

σ=M/W=141. 22MP＞[σ]=170MP 符合要求。

2、下立柱的验算

一个墩身共4根下立柱，每根下立柱由2I45b组成，根据墩身高度的变化，沿墩身每隔2m设置一道钢板箍，与下立柱牢固焊连，以减小下立柱的自由长度。

σ=N/A=130.12MP＜[σ]=170MP符合要求

综上所述，转换平台及下立柱均符合要求。

结束语：

膺架施工均严格按施工组织设计进行，施工质量及砼外观均满足设计和规范要求，未发生安全质量事故，本工程膺架结构设计及施工方案是可行的。

①本工程墩旁支架采用万能杆件，万能杆件可根据桥面宽度拼装成型，可租用，节约施工成本。

②双层贝雷梁作膺架纵梁，大大提高了膺架承载力，值得推广应用。由于贝雷梁均为销接，计算挠度值与实际值出入偏大，建议以后施工中，适当增加试验跨数，以获取更准确的数据，使予拱度设置更趋合理。

③万能杆件墩旁支架通过钢箍与墩身连接，增强了支架的整体稳定性，提高了结构抗扭及抗倾覆能力。本工程使用的钢箍为钢护筒改制而成，节约了材料。此法可供同类工程施工借鉴。

④海上施工要注意潮涨时间，及水位变化，合理安排施工。

⑤下立柱与转换平台制造，实地放样大大降低了安装返工率，但拆装焊接量大，需优化结构连接，减小倒用工作量。

参考文献:

JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》;

中铁大桥局主编的《万能杆件图集》

黄绍金、刘陌生 主编的《装配式公路钢桥多用途使用手册》人民交通出版社

钢结构设计手册编制委员会主编的《钢结构设计手册》 中国建筑工业出版社

注：文章內所有公式及图表请以PDF形式查看。