中铁九局集团第七工程有限公司
摘要：本文以铁路客运专线（32+48+32）m预应力钢筋混凝土连续梁现浇模板支撑架专项施工方案的设计实例，阐述大跨箱梁模板支撑架结构设计的荷载计算项目、力学模型建立，以及结构设计的技巧和方法，为类似专项施工方案提供借鉴经验和方法。
关键词：预应力钢筋混凝土连续梁 现浇模板支撑架 专项施工方案
一、工程概况
新疆赤峰至京沈高铁喀左站铁路跨长深高速公路特大桥第82～第85号墩处跨越既有公路富祁线，采用（32+48+32）m预应力钢筋混凝土连续梁。（32+48+32）m预应力钢筋混凝土连续梁桥跨布置如图1.1所示。
箱梁为（32+48+32）m三跨连续结构，为单箱单室变截面箱梁。箱梁顶宽12.2m，斜腹板结构，箱梁底宽由主墩556cm～变化到边墩或垮中处574cm。梁高向上抛物线拱起，梁高由主墩处349cm～变化到289cm。箱梁采用后张三向预应力钢筋混凝土结构。
二、支撑架总体结构概况
本联连续梁现浇模板支撑架结构形式，根据本桥所跨越既有公路通车需要，决定采用斜置支撑柱的膺架结构。即贝雷桁架梁+钢管支撑柱的大跨型钢门式支撑架结构形式。
本支撑架中孔48m跨考虑桥下道理通行需要，N1-2及N1-3支撑柱采用斜腿支撑刚架结构，支撑柱均置于承台上；两边孔32m跨支撑架采用垂直支撑柱，其中间N2-2支撑柱采用混凝土桩基础。（32+48+32）m三孔连续梁现浇模板支撑架总体布置结构如图2.1所示。
下部支撑柱（N1~N3）：每排支撑柱横桥向布置三根排，按等荷载分配布置。支撑柱均采用直径φ529mm、壁厚12mm普通钢管柱。中孔的B及C截面的N1-2及N1-3钢管柱斜置于承台上，N2-2及N3-2支撑柱垂直置于临时混凝土桩基础上。结构布置如图2.2所示。
横桥向一次主梁L1：采用I56b工字钢组成。每孔中间横梁（B、C及F截面）采用三根并置，其余截面（A、D、E及G截面）采用双根并置。
纵向主梁（贝雷桁架梁）L2：一律采用16排普通型贝雷桁架，每两排组成一组稳定桁架—共计8组，其中间隔45cm横撑桁架4组、间隔90cm横撑桁架2组、间隔135cm横撑桁架2组。布置间距如图3.2所示。贝雷桁架梁竖向均采用折线布置，最大限度降低与箱梁底高度。中孔布置三跨（14.2+15+14）m，两边孔布置两跨（13.45+14.2）m。贝雷桁架梁每个支撑点均为简支铰接结构，支撑点接头拼装时只是连接下弦轴销，上弦张口。中间（48m）跨布置3个5节贝雷桁架，其中一节非标桁架布置在靠近N1-4柱上方，非标桁架短0.2m；两边（32m）跨布置2个5节贝雷桁架，一节非标桁架布置在靠近N2-3、N3-3柱上方，非标桁架短0.8m。
支撑架整体结构稳定：为满足支撑柱支撑稳定能力，所有跨中支撑柱（N1-2、N1-3及N2-2、N3-2）均在等高中部设置约束桁撑。纵横立面的稳定桁撑与立柱稳定约束需要相结合。每个横截面支撑排架均设置整体稳定横撑，结构如图2.2所示。
箱梁A、D及E点截面面积A=11.7332m2，桥面顶宽度B=12.2m。
4.1.1.2、计算支撑点B、C及F点横截面面积如图3.2所示。
箱梁B、C及F点截面面积A=8.7184m2，桥面顶宽度B=12.2m。
3.1.2、计算支撑架施工荷载
3.1.2.1、支撑点A、D及E点截面荷载
箱梁A、D及E点截面面积A=11.7332m2，桥面顶宽度B=12.2m。
①、箱梁结构恒载：q1=rcA=311kN/m；
②、箱梁模板恒载：q2=Bq=31kN/m；q为模板荷载，取2.5kN/m2〔参照《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)取值〕；
③、支撑架结构恒载：q2=15％q1＝47kN/m；暂按以往施工经验估算。
④、施工人、机活载：q4=1B=12kN/m。〔《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)取值〕；
⑤、支撑架设计计算荷载：q=1.2（q1+q2+q3）+1.4q4=484KN/m。
3.1.2.2、支撑点B、C及F点截面荷载
箱梁B、C及F点截面面积A=8.7184m2，桥面顶宽度B=12.2m。
①、箱梁结构恒载：q1=rcA=231kN/m；
②、箱梁模板恒载：q2=Bq=31kN/m；q为模板荷载，取2.5kN/m2〔参照《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)取值〕；
③、支撑架结构恒载：q2=15％q1＝35kN/m；暂按以往施工经验估算。
④、施工人、机活载：q4=1B=12kN/m。〔《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》(JGJ166-2008)取值〕；
⑤、支撑架设计计算荷载：q=1.2（q1+q2+q3）+1.4q4=373KN/m。
3.2、建立支撑架荷载分布模型
3.2.1、中孔支撑架力学计算模型
中跨48m箱梁支撑架荷载简图——如图3.3所示
四、计算支撑架结构内力
4.1、中跨（48m）支撑架结构内力
利用力矩平衡法则，经计算得，中跨48m箱梁支撑架结构内力如图4.1所示。
支座反力：RE=3540kN，RF=5387kN，RG=2816kN；
②、纵梁剪力：最大剪力Tmax1=2518kN，Tmax,2=3155kN。
③、纵梁弯矩：Mmax1=8377（kN-m），Mmax2=10606（kN-m）。
五、结构杆件选择及施工控制标准
5.1、下部支撑柱N1-N3
本联3孔（32+48+32）m连续梁模板支撑架，中间48m跨跨越既有公路。为满足道理在施工期间的正常通行，跨中支撑柱采用斜置膺架结构。其余一律采用垂直支撑。为减少斜支撑的水平分力差别，将83号墩N1-2支撑柱底座板抬高，调高成与84号承台一平，在承台上增加2.19m高混凝土坐板，顺桥向100cm宽。
所有支撑柱中，只有中跨支撑柱N1-2杆件竖向荷载最大，为RB=5686kN，以其为检算对象，其余支撑柱按此规格施工，以便于现场施工管理。
中跨支撑柱N1-2杆件垂直支撑高度大约h=1500cm，倾斜支撑轴向长度大约H=1910cm。
N1-2支撑柱总计承担竖向荷载RB=5686kN，换算成斜向支撑力为7191kN。横向布置三点支撑，按等荷载分配原则布置，每点支撑N1-2杆件轴向荷载R=2397kN。
所有支撑柱拟采用直径Φ529mm、壁厚12mm普通钢管柱，材质Q235钢材。其截面几何特征为：横截面积A=195（cm2），横截面惯性矩I=65155（cm4），回转半径i=18.28cm，单位质量g=153kg/m。
N1-2支撑柱中间设一道约束，其最大受压高度约H/2=956cm，受压长细比λ=52.3，稳定系数ψ=0.842。
支撑柱允许承压能力[R]=ψfA=3448（kN），大于分担荷载Rmax=2397（kN），安全储备系数K=1.44，结构安全满足要求。
5.2、横桥向一次主梁：L1杆件
对应支撑柱的布置，每根L1主梁均为3支点。
5.2.1、计算L1主梁结构控制内力
5.2.1.1、计算A、D及E点截面L1横梁结构内力
在A、D及E点截面中，承担最大荷载的为中跨A截面的L1主梁，以此标准为设计对象，其余支撑截面的L1主梁参照本标准施工。
中跨A截面处L1主梁分担的总荷载为：RA=3540kN。A截面处L1横梁结构内力计算简图如图5.1所示。
六、施工安全、质量、技术注意事项
6.1、支撑柱设计位置、每一支撑点梁底高程事前仔细定位复测，避免错误。
6.2、支撑柱下料加工长度应逐一计算、仔细核对。其安装位置及安装角度应严格控制，B、C及F点支撑点应严格按设计图贝雷桁架梁支撑位置安装，确保贝雷桁架梁的承载力。
6.3、钢管支撑柱接长采用焊接，拼接口应采用内衬管+外包箍拼接结构，确保接头同轴心及等强度焊接质量。
6.4、L1主梁采用I56b组合型工字钢梁。每根L1主梁的各单片工字钢应采用6mm钢板连接成整体，工字钢接长焊缝厚度、熔透质量、焊缝长度不得小于设计标准。
6.5、每孔贝雷桁架梁安装纵向和横向位置，应按方案设计位置摆放。以B、C、F点位置为基准点，在L1主梁上划线、焊接限位挡板。
6.6、L2贝雷桁架梁顶层铺设200mm方木楞，一般横桥向布置，箱梁外侧搭设作业平台。对200mm方木楞应与L2主梁使用U形螺栓连接锁固，防止外悬臂倾覆。U形螺栓直径不小于φ16mm，并配戴双螺帽。
6.7、落架作业时，应缓慢——逐个下落，防止突然落架，避免意外伤害。
6.8、支撑架拆除时，应分段有序进行，严禁向下直接抛掷杆件、模板，并注意部分拆除后、牵连其他支撑架的不稳定。
七、结论
本方案通过专项论证评审，得到了与会专家的认可。专家论证总体评价为：本方案各项力学模型所采用工况合理、符合施工实践，计取的荷载准确有效，各项验算指标计算准确、已满足相关施工技术规范的要求，施工方案完全能够满足施工安全需要。
经过现场层层技术交底、施工及全面检查验收管理，支撑架经过堆载预压考核，支撑架承载安全和变形挠度量测指标取得了令人满意的效果。为今后类似支撑架结构设计提供了方法和经验。
论文作者:赵振海
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/9
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