柴正富

张家梁立交桥现浇箱梁钢支撑贝雷梁设计

柴正富

Zhang jia liang li jiao qiao xian jiao xiang liang gang zhi cheng bei lei liang she ji

本文通过概述张家梁立交桥施工设计，希望能为同类工程提供借鉴。

一、工程概况

该城市快速路起点位于重庆市规划机场路石坝子立交处，穿越环山山脉形成环山隧道，终点在林家湾大桥处下穿渝邻高速形成张家梁全互通立交桥。张家梁立交现浇箱梁共115跨，墩身高度大于30m的现浇箱梁共36跨，现浇箱梁采用斜腹式单箱单室、单箱双室、单箱多室断面，梁高有1.7m、2m、2.2m。

二、主要施工技术方案

张家梁立交匝道桥现浇箱梁共115跨，受特殊地形限制、墩身高度大于30米的梁跨现浇箱梁时选用钢管支撑贝雷梁柱式支架方案。

根据箱梁自身特性及地形特点，采取贝雷梁柱式支架配合满堂碗口脚手架法逐段施工匝道连续箱梁。每跨桥正中间和桥墩旁各布设一个临时钢管墩柱，一跨内共布3个临时墩柱。其中中墩由2排3列D800x8钢管构成，为缀板式格构承重柱。靠桥墩的边墩由1排3列D800x8钢管构成，为独立柱，其稳定性通过附着相邻砼墩柱提供。

临时承重墩柱上依次设置横向2I56承重梁、纵向321贝雷梁和横向I12.6分配梁，以构成贝雷梁柱式支架，作为其上满堂脚手模架的基础。

为适应箱梁纵坡、横坡和平面弯曲变化剧烈的特点，在贝雷梁柱式支架上搭设满堂脚手架，如此可以方便地精确调整模板标高和拆卸模架，为箱梁施工线形控制提供便利。

三、设计验算

1.脚手架计算

脚手管为碗扣式，配顶托以方便调标高。脚手钢管规格为D48x3.5，标准间距为90x90cm，箱梁底板加密至60x90cm，在腹板加厚渐变段加密至60x60cm。

（1）荷载计算

单肢立杆轴向力设计值按下式计算：

式中：Q1——模板荷载标准值：0.5kN/m2；Q2——砼荷载标准值：26kN/m3；Q3——施工荷载标准值：2.0kN/m2；Lx、Ly——单肢立杆纵向及横向间距（m）；V——Lx、Ly段的混凝土体积（m3）

箱梁标准断面中腹板位置：

箱梁加厚渐变断面中腹板位置：

翼板位置：

由上可知N1＞ N2＞ N3，取箱梁标准断面中腹板位置作为控制数据。

（2）脚手管强度计算

（3）脚手架稳定性计算

脚手管D48x3.5（i=15.8mm）计算长度：

查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ 166-2008）稳定系数：（JGJ 166-2008）稳定系数：

以以上上式式子子中中：：AA为为立立杆杆横横截截面面积积；；为为轴轴心心受受压压杆杆件件稳定系数；f为脚手管钢材强度设计值；h为支架立杆步距距；；为为立立杆杆伸伸出出顶顶层层横横向向水水平平杆杆中中心心线线至至模模板板支支撑撑点点的的长度。

2.分配梁（I12.6）计算

取腹板处分配梁作控制分析，其跨度（即该处贝雷片的间距）为0.9m，分配梁间距为0.9m。

（1）荷载计算

分配梁承受脚手管传递下来的荷载，主要有：①箱梁混凝土重量取：2.2x26x0.9=51.5kN/m；②模架自重，取0.8kN/m；③施工活荷载，取2x0.9=1.8kN/m；以上合计：q=54.1kN/m。

（2）内力计算

偏保守地按简支梁计算模式，I 1 2.6分配梁（W=77.529cm3）承受的弯矩为：

（3）强度验算

分配梁弯曲应力：

分配梁I12.6受力满足要求。

（4）刚度验算

分配梁I12.6（I=488cm4）挠度可按下式计算：

上式中，EI为抗弯刚度，取EI=210000MPax488cm4=1024.8kN-m2

代入数据：

3.贝雷梁计算

贝雷梁跨度15m，为简支梁结构。

（1）荷载计算

全桥横断面共布设10片321贝雷梁，其承受的荷载主要有：①箱梁（标准断面积7.3m2）混凝土重量取：7.3x26=189.8kN/m；②模架自重，18kN/m；③施工活荷载，取20kN/m；以上合计：q=228kN/m

（2）荷载弯矩

根据钢支撑纵断面布置图，贝雷梁跨径为15m，两边各悬挑3m，偏保守按简支梁受力模型，10片贝雷梁承受的弯矩为：

（3）容许弯矩

10片贝雷梁容许弯矩按下式计算：

上式中，788kN-m为单片贝雷梁的容许弯矩；n为贝雷片的数目，取10；ξ为考虑到荷载分布不均，贝雷片承载力折减系数，取0.85。

代入数据：

（4）荷载剪力

10片贝雷梁承受的剪力为：

（5）容许剪力

10片贝雷梁容许剪力按下式计算：

上式中，245kN为单片贝雷梁的容许剪力；n为贝雷片的数目，取10；ξ为考虑到荷载分布不均，贝雷片承载力折减系数，取0.85。

代入数据：

（6）刚度计算

贝雷片（I=0.025m4）挠度可按下式计算：

上式中，EI为抗弯刚度，取EI=210000MPax0.025m4=5250000kN-m2

代入数据：

3.4 横梁2I56计算

横梁为带外挑的两跨连续梁，因外挑部分荷载不大，偏安全地将全部荷载移至跨中，即横梁简化为承受均布荷载的两跨连续梁，其跨度（即横向钢管立柱间距）为2x3m。

3.5 钢管立柱计算

钢管立柱规格为D800x8，最高38.2m。由前面的计算，包括现浇砼重量、模架自重、施工活荷载在内的全桥一跨总荷载为10746kN。一跨内，共布设有3x4根钢管，则一根钢管立柱分担的荷载为：N=10746/12=895.5kN。

四、结语

实践证明，张家梁立交工程超过30m高墩现浇箱梁时选用钢管支撑贝雷梁柱式支架方案，通过设计计算后搭设的贝雷梁柱式支架更科学化、规范化，更适应地形，即保证了贝雷梁的安全与稳定，又节省了施工成本，取得了良好效果。

（作者单位：中铁隧道集团四处有限公司）