山东泰山路桥工程公司 山东泰安 271000
摘要：为保障跨G104互通立交立交现浇箱梁施工安全，提出了跨既有公路门洞施工方法，阐述了门洞设计布置设计方案，对门洞设计荷载及结构安全性进行了计算，并进一步提出了门洞主要构件材料应注意的相关质量要求，为类似工程提供借鉴。
关键词：跨公路；门洞；设计；安全性验算；
中图分类号：U442 文献标志码：A
Design and Safety Checking Calculation of Doorway Bracket of Interchange Across G104
AI Guangjian, WU Qixue, LIU Kuiyu
( Shandong Taishan Road and Bridge Engineering Company, Taian 271000, Shandong, China )
Abstract: In order to ensure the construction safety of cast-in-situ box girders across G104 interchange, this paper puts forward the construction method of cross-existing highway portal, expounds the design scheme of portal layout, calculates the design load and structural safety of the portal, and further puts forward the relevant problems that should be paid attention to in the design and construction of the portal, which provides a reference for similar projects.
Key words: gross highway; doorway bracket; design; safety checking calculation；
1工程概况
互通立交位于磁窑镇境内，G104跨线桥中心桩号为K2+538，该桥采用25m+35m+25m预应力混凝土现浇箱梁桥，与路线右夹角为90°，桥下净空最不利位置5.8m，施工范围为K2+085—K3+000。本互通是S333蒙馆线路跨G104国道的交叉的枢纽立交,主交通流为磁窑至宁阳方向。立交区地形平坦，地物较少，立交布设不受地物影响。该互通立交采用半苜蓿叶形式。共设4条匝道，A、B、C、D匝道为单向单车道。本互通立交跨线桥共有一座，上部结构采用预应力砼（后张）连续箱梁。根据施工现场的施工环境条件，跨G104段采用螺旋钢管支撑工字钢作为门洞跨路，如图1所示。
3 门洞设计安全性验算
3.1 门洞顶荷载计算
① 单幅箱梁自重
底宽10.75m，翼板宽2.5 m，长85 m，箱梁底总面积为10.75×85=913.75 m2，箱梁砼方量935.95 m3，每平方米的重量为935.95×2.6÷913.75=2.66 t/m2。
② 模板自重
竹胶板容重9.0 kN/m2，厚15 mm，每平方米的重量为：
外模板：85×(8.25+2×2+2×1.6)×0.015×0.9÷913.75=0.019 t/m2
内模板：85×(3.125+0.538+0.88+0.538)×2×2×0.015×0.9÷913.75=0.026 t/m2
③ 方木自重
方木容重7.5kN/m2，每平方米的重量为：
大横杆方木：（12.25÷0.6×85×0.10×0.15）×0.75÷913.75=0.021 t/m2
小横杆方木：（85÷0.3×12.25×0.08×0.10）×0.75÷913.75=0.023 t/m2
④ 施工荷载：取2.5 kN/m2
⑤ 倾倒与振捣荷载：取2 kN/m2
⑥ 其他荷载(张拉施工)：取2 kN/m2
门洞顶每平方米的荷载：
2.66+0.045+0.044+0.25+0.2+0.2＝3.399 t/m2
受力面积S=6×15.75=94.5 m2
荷载按1.2 倍的系数考虑，计算荷载q1=3.399×1.2= 4.08 t/m2，门洞顶工字钢荷载q2=(6×0.060037×15.75/0.6)/94.5=0.1 t/m2
q= q1 +q2=4.08+0.1=4.18 t t/m2
P=S×q=94.5×4.18=395.01 t。
3.2 安全性验算
每根立杆受正向压力为：
4.18×0.3×0.6/4×1.3=0.145 t﹤40 kN，满足要求。
钢管的面积A=15796 mm2
钢管回转半径为：i=123.8 mm
查《钢结构设计规范》（GB50017-2003），可知φ=0.997，Q235抗拉强度是205 N/mm2。
［N］=φA[σ]=0.997×15796×205/1000=3228 kN＞N=2.47 kN，满足要求。
基础总长16.8米。上设0.3x0.6m碗扣排架，其上设置钢轨。
门洞顶工字钢荷载计算：门洞顶按中-中60 cm间距布置36a工字钢，每根线荷载q总=41.8×0.6=25.08 kN/m
Ix＝15796 cm4
Wx=877.6 cm3
M=q总L2/8=25.08×62/8=112.86 kN?m＜［M］=877.6×205/1000=1614.9 kN?m
Q=q总L/2=25.08×6/2=75.24 kN＜［Q］=76.44×205/10=1567.02 kN，强度满足要求。
δ＝5Q总L4/384EI=5×25.08×64/384×2.05×105×15796×10-8=13.1 mmδ/L=13.1/6×103=0.88/400＜［1/400］，刚度满足要求。
36a工字钢的截面系数w=877.6 cm3, 截面面积S=76.44 cm2,惯性矩I=15796 cm4，弹性模量E=2.05×105 MPa
σ=Mmax/W
=113.94×106÷(877.6×103)=129.8 MPa＜［σ］=170 MPa
4 材料质量要求
（1）钢管表面平直光滑，无裂缝、结疤、分层、错位、硬弯、毛剌、压痕和深的划痕。
（2）扣件材质必须符合《钢管脚手架扣件》（GB15831）规定。
① 新扣件具有生产许可证，法定检测单位的测试报告和产品质量合格证。对扣件质量有怀疑时，按现行国家规定标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）规定抽样检测。对不合格品禁止使用。
② 旧扣件使用前，先进行质量检查，有裂缝、变形的严禁使用，出现滑丝的螺拴进行更换处理。
③ 新、旧扣件均进行防锈处理。
（3）安全网必须有建设主管部门认证的产品。
（4）支架材料及施工必须满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2008）的规定。
（5）剪力撑、水平撑。因为支架总搭设高度不超过8米，所以不需要对剪力撑、水平撑进行受力计算。但是为增加支架的稳定，达到共同受力目的，须在纵横方向每隔5m左右设45°—60°的撑杆。
5结论
（1）对于跨既有公路现浇箱梁施工工程，采用门洞支架施工法，既可以保障施工的正常进行，同时可确保施工过程中既有公路机车通行安全。
（2）通过对跨G104互通立交门洞的主要组成构件钢管和工字钢进行安全性计算表明，钢管、工字钢强度及刚度满足设计要求。
（3）门洞支架不仅要满足安全性验算要求，同时钢管、扣件、安全网、脚手架等主要材料还应满足相关质量要求。
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论文作者:艾广建,武其学,刘奎玉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/18
标签：门洞论文; 荷载论文; 扣件论文; 支架论文; 工字钢论文; 钢管论文; 方木论文; 《防护工程》2019年第5期论文;