摘要：广清城际铁路一处1-80m简支组合拱桥的系梁现浇施工。属于高墩、大跨度、大自重的系梁支架现浇施工。支架现浇体系采取了混合支架法（梁柱式支架+碗扣满堂式支架的组合形式）。本文对该现浇系梁的混合支架的设计体系及检算过程进行介绍与研究。该系梁采用混合支架法施工具有其适应性及实用效果，且具有安全、经济、高效及施工质量易于保证等优点，可以在我国类似组合拱桥系梁现浇的工程建设中进行借鉴应用。文本通过这种混合式支架体系的介绍，可对以后类似工程中采用类似支架体系具有借鉴意义。
关键词：组合拱桥 系梁现浇 混合支架 设计方案 检算
一、支架选用形式的思考
广清城际位于广州市和清远市境内，是珠三角地区城际轨道交通的重要组成部分。广清城际银盏河特大桥206#墩、207#墩之间为1-80m简支组合系杆拱桥，梁体全长83.2m，桥面总宽15.5m，拱角附近加宽至16.9m，跨中纵梁高度2.4m。主跨为83.2m的钢筋砼系梁，上部拱肋采用钢结构，且梁底板有纵横梁交错，形状复杂，系梁浇筑完成后期还需进行吊索施工。
普通的现浇箱梁一般只单纯的采用梁柱式支架或满堂脚手架。该桥1-80m简支组合拱桥桥墩较高，且梁底板有纵横梁交错，形状复杂。若采用梁柱式支架无法有效的施工系梁底板、且难以预留后期拱桥吊杆张拉作业空间；若使用碗扣式满堂支架，由于支架体系高达20m，碗扣式满堂支架本身存在极大的安全风险。综合考虑之后，最终采取了将梁柱式支架与满堂脚手架组合搭设的混合支架体系，即下部17.5m梁柱式支架、上部在搭设约3.5m高的碗扣满堂式支架。该支架体系既保证的整体支架结构牢靠、又给系梁施工留有足够的作业空间及后期的吊索安装张拉空间。下文重点介绍该1-80m简支组合拱桥的系梁下的混合支架体系，从支架方案的设计及检算角度对支架现浇方案的关键技术进行细节描述。
二、支架设计形式简介
银盏河特大桥206#墩、207#墩之间为1-80m简支组合系杆拱（二片拱肋），206#墩高21.5米、207#墩高20米。设计为跨筹划中的佛清高速公路，梁体全长83.2m，桥面总宽15.5m，跨中纵梁高度2.4m。下部主跨为83.2米的钢筋混凝土系梁，主拱计算跨度80m，矢高16m。银盏河特大桥80m双线简支组合拱桥主梁采用支架法现浇施工，梁下组合支架体系从上往下为：碗扣式满堂支架+20a工字钢+贝雷梁+双拼56a工字钢+钢管柱+条形基础（如图1所示）。根据现场情况设计采用9m一跨支架方案。
图1. 9m一跨支架方案设计图
图2. 支架方案横断面示意图
值得注意的是，在计算梁下的支架体系时，必须超前考虑拱肋拼装支架受力状态梁下支架体系的负载。可视为计算中的最不利工况的即将系梁施工完成后的上部拱肋拼装时的计算荷载一同加在组合拱桥梁下支架模型上。系梁上的拱肋拼装示意图如图3所示。
图3. 上部拱肋拼装时支架体系示意图
三、计算荷载
计算荷载主要包括主梁自重、模板及支架自重（取为2KN/m2）、施工人员及设备荷载（取为2KN/m2）、振捣混凝土时产生的荷载（取为2KN/m2），系数恒载取1.2，活载取1.4。按照主梁重力分布情况，计算出边腹板区域、边顶板区域、中腹板区域、中顶板区域单根扣件立杆的荷载大小加载到模型中来进行分析。
四、碗扣式支架计算
1、立杆强度验算
立杆强度验算：按照立杆轴向力N＜钢管支架容许荷载［N］，根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范（JGJ 166-2008）》规范5.4.4条规定，立杆轴向力设计值按下式计算：
五、之下的梁柱式支架计算
1、梁柱式支架介绍
银盏河特大桥80m双线简支组合拱桥梁下组合支架9m跨方案中，碗扣式满堂之家底托下的20a工字钢横向长度为19m，纵向间距靠近桥墩处为0.6m，中间为0.9m。标准贝雷梁共26片，间距为5@0.45、0.9、0.825、2@0.9、2@0.45、0.9、1.15、0.9、2@0.45、2@0.9、0.825、0.9、5@0.45。双拼56a工字钢下面的有5根钢管柱，钢管总长为15.5m，间距为3.1m+2@3.8m+3.1m，中间3根为630*10mm螺旋焊管，外侧2根为630*12mm螺旋焊管，钢管横纵向采用槽钢进行互相连接。最下面采用17m*2.5m*1.1m的C30条形基础。
本计算是选取靠近206#墩的4跨9m的支架系统进行简化计算。将主梁恒荷载和活荷载、拱肋与拱肋支架荷载一起加载到支架模型中进行计算。midas计算模型如下
图5. 9m跨支架计算模型图
2、I20a工字钢验算
由MIDAS建模计算结果可知，20a工字钢最大应力为48MPa＜215MPa，最大剪应力为33MPa＜125MPa，因此，20a工字钢横梁强度满足要求，抗剪满足要求。20a工字钢横梁构件相对最大位移为12mm-12mm=0mm＜0.9/400=2.2mm，刚度满足要求。如下图
图6（a）组合应力包络图 （b）剪应力包络图（MPa） （c）变形图（mm）
2、贝雷梁验算
由MIDAS建模计算结果可知，单片贝雷梁最大弯矩为-352KN ▪m＜788.2 KN ▪m，单片贝雷梁最大剪力为179 KN＜245.2 KN。贝雷梁构件相对于钢管柱最大位移为12mm-5mm=7mm＜9m/400=22 mm，刚度满足要求。如下图
图7 （a）组合应力包络图 （b）剪应力包络图（MPa） （c）变形图（mm）
3、双拼I56工字钢验算
由MIDAS建模计算结果可知，双拼I56a横梁最大应力为120MPa＜215MPa，最大剪应力为85MPa＜125MPa。双拼I56a横梁构件相对最大位移为8mm-5mm=3mm＜3800/400=9.5mm，刚度满足要求。如下图
图8 （a）组合应力包络图 （b）剪应力包络图（MPa） （c）变形图（mm）
4、Φ630*12钢管柱验算
根据计算荷载，Φ630*12钢管柱结构轴力见图9。由计算结果可知，在计算荷载作用下Φ630*12钢管柱最大轴力为-1820KN，最大组合应力为-118MPa＜215 MPa，强度满足要求。
图9.（a）Φ630*12钢管柱轴力图（KN） （b）Φ630*12钢管柱应力包络图（MPa）
由计算结果可知，Φ630钢管柱最大轴力为1820 KN。立柱截面参数：A=2.33×10-2 m2，I=11.1×10-4 m4，i=0.219m，单肢计算长度：l=15.5m，长细比为70.8，查表得稳定系数为0.746。
根据设计钢管柱为轴心受压构件，在不考虑温度等附加荷载时，按一端固结、一端铰支计算如下：
钢管柱稳定性满足要求。
六、地基承载力检算
设计方案中，17m*2.5m*1.1m的C30条形基础放在处理好的地基上。作用在条形基础上的荷载主要为竖向力，水平方向考虑风荷载，所以基础底面压力按照偏心受压进行验算即可。依据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）5.2.1和5.2.2条规定，基底压力为：
计算结果显示，地基处理后的地基承载力应大于212kPa，才能满足基础受力要求，施工人员根据承载力要求，将条形基础下面3米深，6.0米宽的土层挖出，基坑底部压路机进行碾压，回填优质三合土逐层碾压，最终实测结果各检测点地基承载力均大于262kPa。
七、设计检算结论
通过以上对1-80m简支组合拱系梁9m跨支架方案的计算结果，可得出以下结论与建议：
（1）支架方案中碗扣脚支架、20a工字钢、贝雷梁、双拼56a工字钢、钢管柱都满足结构计算受力要求。
（2）条形基础地基经处理后可以满足要求。但是施工规划中要注意排水措施。
（3）钢管柱纵横向连接要保证焊接质量，提高纵横向刚度，保证钢管柱稳定性。
（4）碗扣支架检算合格，安装时要保证节点连接牢固，正确设置剪刀撑。
八、结语
经过现场严格把关，现场按照方案支架体系执行，此钢拱桥系梁已经于2015年4月完成现浇施工作业，6月完成拱肋拼装，2017年11月份完成全桥索力调整。此孔系杆拱桥混合支架施工方式对以后同类型桥梁工程施工具有重要的指导意义，该方法为施工安全质量创造了优良的条件，值得推广和应用
论文作者:孙岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/4/30
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