□ 孙 松 祁伟杰

1  项目概况

包头至银川铁路石嘴山特大桥32+48+32m连续梁为单箱单室、变高度、变截面箱梁，箱梁高度3.05m～4.05m。顶板宽12.20m，底板宽5.34m～6.70m；箱梁顶板厚度为35cm～65cm，底板厚度为40cm～100cm；腹板厚度为40cm～120cm；中支点处箱梁底宽6.70m，单侧悬臂长2.75m，悬臂端厚24.8cm，悬臂根部厚65cm（从悬臂端算起，未计入排水坡度的影响）。为使箱梁传力合理及支座布置需要，箱梁梁底于主墩位置横向加宽至850cm，现浇支架为盘扣架、贝雷梁以及钢管柱组成的组合式支架。

2  结构设计

2.1 设计思路

根据桥址处路线通行情况以及当地的地质条件，通过对多方个案进行对比及优选，最后确定该连续梁工程为贝雷梁式支架平台，结构形式采用钢管柱式结构、条形基础或钻孔桩基础。

2.2 设计依据

结构设计主要依据《包银铁路石嘴山特大桥（32+48+32）m连续梁现浇支架布置图》、《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》（JGJ 231—2010）、《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB 10110—2011）、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）、《装配式公路钢桥多用途使用手册》广州军区科研技术设计所编[1]。

2.3 结构形式

现浇支架为盘扣架、贝雷梁以及钢管柱组成的组合式支架。

组合支架布置自上而下为：底模→9cm×9cm纵向方木→10#槽钢横梁→φ60×3.2mm盘扣架→I14工字钢横梁→纵向贝雷梁→双拼I50a工字钢横担→φ630×8mm钢管立柱→条形基础。9cm×9cm纵向方木在腹板下满铺，在底板及翼缘板下间距为30cm，在侧模处间距为20cm，侧模板处双拼9cm×9cm竖向方木间距60cm。M18对拉杆纵向间距60cm，竖向间距60cm，10#槽钢横梁间距为90cm。盘扣架最大竖向步距为150cm（顶层、底层水平杆步距应比最大竖向步距减少一个盘扣的距离）；纵向间距为90cm；横向间距在腹板下和底板下均为60m，在翼缘板下为120cm。盘扣架下I14工字钢横梁间距90cm。纵向贝雷梁第一跨跨度组合为3×9m，第二跨跨度组合为6m+15m+7.5m+9m，第三跨跨度组合为2×6m+10.5m+4.5m；贝雷梁横向跨度组合在第一跨为3×90cm+4×45cm+2×90cm+4×45cm+3×90cm，在第二跨第一段为12×90cm，在第二跨第二段为3×90cm+4×45cm+2×90cm+4×45cm+3×90cm，在第二跨第三段为3×90cm+2×45cm+4×90cm+2×45cm+3×90cm，在第三跨为3×90cm+2×45cm+4×90cm+2×45cm+3×90cm。贝雷梁之间采用花窗连接，横梁均采用双拼I50a工字钢，横担设置在φ630×8mm钢管立柱上，钢管立柱之间进行有效连接。每排钢管共3根，相邻间距为3.5m，钢管立柱支架下端预埋钢板，钢板下方设锚固钢筋。6#、7#、8#、9#、13#钢管柱下的条形基础尺寸为1m×1.5m×10m，地基通过换填加固；2#、3#、10#、14#、15#钢管柱下的条形基础尺寸为0.5m×1.0m×9m，地基通过钢管桩进行加固。

内模临时支架从上往下依次为：木模板→9cm×9cm纵向方木→9cm×9cm横向方木→扣件式脚手架。顶板下9cm×9cm纵向方木间距为30cm，9cm×9cm横向方木间距在普通段为60cm，在墩顶加厚段为45cm。普通段顶板下扣件式立杆横向间距90cm，纵向间距60cm，水平杆步距90cm；主墩和边墩顶板加厚处扣件式支架立杆横向间距为45cm，纵向间距为45cm，水平杆步距为90cm。

支架立面如图1所示，其断面如图2所示。

3  受力检算

3.1 建模检算

图1 支架立面示意图（单位：cm）

图2 支架断面示意图（单位：cm）

图3 桥梁中跨支架有限元模型

以中跨为例，贝雷梁承担主梁上部结构传递的荷载，包括主梁自重、支架、施工人员、堆载荷载，采用Midas/Civil 建立 I14工字钢横梁、贝雷梁组成的空间整体模型，构件均采用梁单元模拟。I14工字钢采用Q235钢材，贝雷片采用16Mn钢材，在两片贝雷片连接位置释放梁单元y-y方向旋转自由度[2]。

I14工字钢横梁与贝雷梁采用弹性连接中的一般连接，取多点支承的连续梁体系作为整体的计算图示。I14工字钢横梁承受纵向方木与翼缘板下工字钢纵梁传递的集中荷载，并支撑在贝雷梁上，I14工字钢横梁间距为90cm。有限元模型如图3所示。

3.2 材料参数

支架所用的材料主要有木模板、方木、盘扣架、工字钢、贝雷梁、钢管柱，工字钢和钢管柱采用Q235钢材制作，盘扣架、钢管立柱采用Q345钢材制作，贝雷梁采用低合金高强度结构钢16Mn钢材，根据《钢结构设计标准》（GB 50017—2017）第4.4.1条规定，其抗压、抗弯强度设计值，抗剪强度设计值，屈服强度；其他钢材采用碳素结构钢Q235钢材，抗压、抗弯强度设计值，抗剪强度设计值，屈服强度[3]，材料性能表见表1。

表1 材料性能表

3.3 荷载取值

（1）混凝土容重取值是26kN/m3；

（2）模板和支架荷载取值是1.5kN/m2；

（3）施工人员、堆放荷载取值是1kN/m2；

（4）倾倒混凝土冲击荷载取值是2kN/m2；

（5）振捣混凝土产生荷载取值是2kN/m2，对于垂直模板取值是4kN/m2。

根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》4.3.11 中规定如下。

强度检算荷载组合是：

1.2×（梁体荷载+模板荷载）+1.4×（施工人员、材料及设备荷载+混凝土的振捣荷载+混凝土浇筑的冲击荷载）。

刚度检算荷载组合是：

1.0×（梁体荷载+模板荷载）+1.0×（施工人员、材料及设备荷载+混凝土的振捣荷载+混凝土浇筑的冲击荷载）。

3.4 计算结果

3.4.1 强度计算

经计算及相关分析得出实际强度情况见表2。

表2 支架最大弯曲应力表

图4 桥梁中跨支架的整体位移图（单位：mm）

3.4.2 刚度计算

桥梁中跨支架的整体位移情况见图4。

桥梁中跨支架最大位移：满足要求。

4  结论

（1）根据相关规范，针对不同的检算项目分别采取不同的荷载组合，采用商用有限元软件Midas/Civil对其进行检算，组合式贝雷梁支架满足强度、刚度及整体稳定性要求。

（2）包头至银川铁路石嘴山特大桥32.65+48+32.65m连续梁桥的支架设计，成功解决了该工程跨路通行净空要求的施工难题，为跨路现浇梁的支架设计和施工积累了经验。

（3）钢管立柱顶部与横梁间应确保有稳固的连接，保证支柱顶部无纵向位移，确保为几何不变体系。贝雷梁横向采取有效措施连接为整体，靠近桥墩处钢管立柱与桥墩之间进行有效连接。

（4）细化和完善模板系统方案，浇筑腹板时应在单个腹板两侧面之间、外侧腹板之间设置足够数量的对拉杆，以平衡混凝土浇筑时产生的水平力，不应将悬臂板下立杆作为抵抗水平力的措施。

（5）翼缘板下I10工字钢、I14工字钢横梁、三拼I45a工字钢横梁均按照连续梁形式进行计算，应尽量采用整根，否则应进行可靠焊接。

（6）主要受力构件材料不得有缺陷，各焊接点均应按照规范要求焊接并检查合格。预埋钢板与构件（螺旋钢管）连接时除焊接达标外应增加加劲板以加强连接。I45a工字钢横梁在支点位置处设置加劲板，螺旋钢管支立时要保证竖直不得倾斜。