中铁五局四公司 广东韶关 512000
摘要：本文以咸阳渭河特大桥跨福银高速公路1×128m系杆拱桥系梁支架设计为例，主要介绍系梁支架的设计及采用RBCCE软件对支架受力检算。通过现场地形地貌、地下结构物调查报告，进行支架结构形式设计。根据支架形式、节段施工顺序、受力情景采用RBCCE软件分别建立模型计算，对支架进行结构检算。通过堆载预压可验证各种情景下支架设计与计算结果吻合性。
关键词：系杆拱桥 支架设计 检算
一、工程概况
咸阳渭河特大桥与G70福银高速公路交叉采用1-128m系杆拱结构跨越，高铁线路与高速公路呈30°夹角。系梁全长132.5m，采用单箱双室截面，梁端局部加高至3.5m外，其余梁高均为3.0m。跨中系梁顶宽15.5m，底宽13.5m，拱脚处一定范围内梁底加宽至16.1m，梁顶加宽至16.6m。跨中边腹板厚0.55m，中腹板厚0.4m，拱脚处分别加厚至1.85m和1.30m。跨中顶板、底板厚分别为0.4m和0.35m，端部分别加厚至1.00m和0.80m。
系梁混凝土施工按按5个节段划分，1#、5#节段长度为11.5m，其余2#、3#、4#节段长度为35m。节段混凝土浇筑顺序为：先进行1#、5#节段混凝土浇筑、然后2#、4#节段混凝土浇筑、最后3#节段混凝土浇筑合龙。
二、系梁支架设计方案概论
总体施工方案为“先梁后拱”，支架部分非公路段采用φ1.0m钻孔灌注桩基础，桩顶设置条形基础，基础上采用φ630mm×8mm的Q235的钢管柱作支撑，钢管顶设双拼Ⅰ45C工字钢横梁，横梁上设置贝雷梁跨越G70福银高速，其上设置I10工字钢与100×100方木每0.6m内交叉布置。公路段除支架基础形式采用在路面上直接设置条形基础外，其余与非公路段支架相同。其支架设计平面、纵面图如下：
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三、支架设计方案详细说明
（一）、1#、5#段支架形式：支架采用φ630mm×8mm的Q235的钢管柱作支撑，横桥向设置1排，在墩顶设置两根I40的工字钢；钢立柱支架设置[20a槽钢横桥向平联、斜撑，以增强整体稳定性，各连接点与钢立柱现场焊接；每排钢管柱上采用双拼I45c工字钢作为横向主梁，横向主梁间距为4.5/3.95m，采用I45c工字钢作为纵向分配梁，横向间距为腹板加密段0.3m，其余0.6m，横向分配梁采用I10型钢，型钢间距0.6m，其上设置100×100mm方木，间距0.3m，辅以15mm厚竹胶板为底模，外模及内模支架均采用Φ48×3.5mm钢管脚手架立杆间距0.6m均匀布置。横排φ630钢管柱立于承台上，顺桥向距承台边缘70cm，横桥向每隔250cm布置一道，共7根。其横断面如下图：
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（二）、2#、3#、4#段支架形式：支架采用φ630mm×8mm的Q235的钢管柱作支撑，非跨公路段（以下均以通道/非通道区分）横桥向设置间距3/3.5m，跨公路段采用沿公路方向间距3m布置，每排钢管柱上采用双拼I45c工字钢作为横向主梁，纵向顺桥向通段布置3m标准型贝雷梁，间距45cm。其上设置I10工字钢与100×100方木每0.6m内交叉布置。如下图所示：
侧模及内模支撑体系采用满堂支架，钢管采用钢管φ48×3.5mm钢管，横向间距为0.6m，纵向间距为0.6m，侧模竖向间距0.6m，内模竖向间距1.2m。为加强支架的整体稳定性，沿梁纵、横向及水平方向分别设置剪刀撑。
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四、支架检算
系梁1#、5#段与2#、3#、4#段结构形式不同，按照1#、5#段及2#、3#、4#段分开检算。
（一）1#（5#）段支架检算
1#、5#段系梁按最不利截面计算，即横隔板梁段截面，截面尺寸见下图：
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1、荷载组合
取钢筋混凝土容重26KN/m3，模板自重：取q1=0.5 kN/m2；方木自重：0.1*0.1*4=0.04KN/m。施工人员及设备荷载标准值取2.5 kN/m2，倾倒时冲击荷载取2 kN/m2，振捣混凝土产生的侧压力标准值取q5=2 kN/m2；验算中板模板取用的活载标准值6.5kN/m2。雪荷载：0.25KN/m2。
按规范要求 1、永久荷载的分项系数，取1.2；2、可变荷载的分项系数，取1.4。3、风荷载雪荷载组合系数取自《建筑结构设计规范》。
2、横梁I10工字钢受力检算
横梁I10工字钢间距0.6m，纵梁间距0.6m，工字钢计算长度长度取16.2m。根据以上条件，利用RBCCE软件计算得
I10最不利工况弯矩图
○1应力验算
=M/W =6.74KN*m/49000=137.55Mpa[σw]＝205MPa（强度满足要求）
τ=Q/A=61.75KN/14.3cm2=43.18MPa <[τ]=120MPa（满足要求）
○2挠度验算
由RBCCE求解的v=0.079mm
v<[v]=600/400=1.5mm，刚度满足要求。
（2）纵梁I45C受力验算
I10所受约束荷载即为I45C荷载。利用RBCCE检算结果如下：
受力示意图
○1应力验算
=M/W =306.87KN*m/1570cm3=195.450Mpa <[σw]＝205MPa（强度满足要求）
τ=Q/A=473.62KN/120cm2=39.47MPa <[τ]=120MPa（满足要求）
○2挠度验算
由RBCCE求解的v=1.323mm
v<[v]=3000/400=7.5mm，刚度满足要求。
（3）横桥向双拼I45C
最不利双拼I45C横梁检算结果如下：
受力示意图
○1应力验算
=M/W =321.41KN*m/（2*1570）cm3）=102.36Mpa[σw]＝205MPa（强度满足要求）
τ=Q/A=827.02KN/（2*120cm2）=34.46MPa <[τ]=120MPa（满足要求）
○2挠度验算
由RBCCE求解的v=1.941mm
v<[v]=1800/400=4.5mm，刚度满足要求。
（4）立柱受力验算
立柱采用φ630mm厚8mmmm钢管立柱，最大轴压力Nmax=1502.2KN，
1）轴向压应力
σ=1502.2×1000/15632.6=96 Mpa＜[205]（满足要求）
2）压杆稳定性
弯矩平面内稳定性：杆细长比λ—构件在弯作用上的细长比：
λ0=L/ ix =7051/219.92 =32.739
查表Q235号钢b类截面钢管轴心受压构件的弯曲稳定系数Φ=0.909。
N/A=96Mpa<Φ[σ]=0.909×205Mpa =186.345Mpa（满足要求）。
地基承载力计算
钢管柱自重
122.716*7.051/1000*10=8.8KN
则最大Fmax=8.8+1502.2=1511KN。
预埋钢板尺寸0.8×0.8m。
混凝土强度验算：
σ=F/A=1511×1000/（0.8*0.8）＝2.36 Mpa <[σ]＝19.1MPa（强度满足要求）
单个立柱压在承台混凝土基础上，满足要求。
（二）2#、3#、4#段直线段支架验算
2#、3#、4#段支架其横梁I10工字钢、横桥向双拼I45C、φ630mm厚8mmmm钢管立柱检算过程和原理与按照1#（5#）段相同，在此不再重复。跨越公路部分采用上弦杆加强型贝雷梁，取其最不利部分检算如下：
支架平面布置图如下所示：
贝雷梁轴力图
查询RBCCE软件得：
水平杆件最大轴力为501.94KN＜563KN
竖向杆件最大轴力为190.37KN＜212KN
斜杆最大轴力为124.65KN＜171KN.
○2挠度验算
查询RBCCE软件得v=29.389mm
v<[v]=20000/400=45mm，刚度满足要求。
五、支架预压验证
支架架设完成后按照规范要求全面模拟施工状态、施工顺序进行分级加载预压，预压总荷载为最大荷载的110%，三级加载分别为最大施工荷载的60%、100%、110%。观测点按每个横断5个点布设，纵向按跨度的支点、1/4、1/2布置，观测频次加载过程每小时一次，加载完成后每6小时一次。每个横断面、每跨观测数据与检算结果对比，加载数据略小于检算数据，支架设计与检算受力情景吻合。
六、结束语
本支架综合了桩基础、钢管柱、贝雷梁等工艺，采用墩柱式支架结构解决了施工大跨度跨越高速公路等结构物难题，有效安全保证高速公路通行。该支架具有安全可靠，安装方便，操作灵活，可重复利用，具有较高的性价比，在以后类似的结构施工过程中，可参考该支架进行施工。
参考文献：
[1]周水兴主编.路桥施工计算手册.北京：人民交通出版社，2001.
[2]中国铁路总公司.高速铁路桥涵工程施工技术规程.北京：中国铁道出版社，2016.
[3]中国铁路总公司.TBTB10110-011J135-011支架法现浇施工技术规程.北京：中国铁道出版社，2011.