1、钢管贝雷梁支架在高速公路立交及施工栈桥中的应用钢管贝雷梁支架在高速公路立交及施工栈桥中的应用1.工程概况该桥为我单位承建的连霍国道主干线天水至定西高速公路 TD19合同段的定西北互通立交桥，具体桩号为 SK329+195.15（XK329+128.82）,立交采用喇叭形（B型），有 A、D E匝道桥三座，桥梁总长 965.622m，需同时跨越陇海铁路及 312国道。桥梁基础采用钻孔灌 注桩基础，柱式墩身，上部构造为现浇预应力砼连续箱梁，单箱三室结构，跨越陇海铁路采用钢砼组合梁。具体桥跨布置为： A匝道桥：16 X 25m+42m+5 30m; D匝道桥：2 X20m+45m+412.2时,在钢
2、管贝雷梁上搭设钢管脚手架； h12.2时，支架采用钢管贝雷梁支架。2.2支架布置图1-3方木顶托立杆系梁（盖梁）2.3结构检算施工过程箱梁横向上最大应力集中区域是腹板底部；箱梁纵向上最大的受力区域是梁端部，为安全考虑，所有荷载验算均按最大处进行验算。经比较计算，计算模型采用 A匝道7号桥，其它桥梁支架按实际情况进行调整。A匝道7号桥布置为5-30m现浇等截面预应力砼箱梁，梁高 1.8m，顶板宽15.5m,底板宽10.5m，单箱三室结构，底板厚 0.2m，顶板厚0.22m，腹板厚0.4m、0.35m，中横隔梁 厚 0.2m。2.3.1荷载组合、新浇筑钢筋混凝土重： 26 X 1.8=46.8 K
3、N/ m 2;2.4 KN/ m、施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载:、振捣混凝土产生的荷载 2 KN/ m ;、其它临时荷载如风、雨雪荷载等不予考虑2.3.2顶层横向方木强度及刚度验算顶层方木采用落叶松材质，截面尺寸为 10 X 10cm,纵向间距30cm,跨径87.5cm。按三跨连续梁计算，计算采用公式：弯曲强度 6 =ql 12/10w4抗弯刚度f= ql 1 /150EI式中：q=(46.8+2.4+2+2) X 0.30=15.96KN/ml 1=0.875m2 2 3W=bh/6=100 x 100/6=166667mmI=bh /12=100 x 1003/12=83
4、33333mm 弯曲强度 6 =15.96 x 8752/ (10x 166667) =7.4MPa14.5MPa抗弯刚度 f=ql 14/150EI=15.96 x8754/(150x11x103 x8333333)=0.7mm 2.2mm( L/400=875/400=2.2 ) 根据计算结果，顶层横向方木满足要求。2.3.3底层纵向方木强度及刚度验算纵向方木采用落叶松材质，截面尺寸为 15x 15cm,跨径60cm,横向间距间距87.5cm,则由顶层方木传递的集中力 F=53.2 x 0.3 x 0.875=13.965KN;Mmax=0.267FI=0.267 x 13.965 x 0
5、.6=2.24KN m;E=11x 103MPa;W=bh2/6=150 x 1502/6=562500mm3;I=bh 3 /12=150 x 1503/12=42187500mm4;6弯曲强度 6 = Mmax/W=2.24x 10/562500=3.98 MPa 14.5MPa2挠度 f=1.883FL 2/100EI焊接牢固。纵向布置间距 60cm,底板下和翼缘板下跨径均为 1.75m.2.3.5.1荷载底板下：qi= (46.8+2+2.4+2 )x 0.6=31.92KN/m ;翼缘板下:q 2= (26X 0.4+2+2.4+2 )x 0.6=10.08KN/m;查表得： W =
6、61700mm3 ; I=3885000 mm 42.3.5.2最大弯矩 Max22底板下： Mmax=qil /8=31.92 X 1.75 /8=12.22KNm22翼缘板下； Mmax=q2l 2/8 =10.08 X1.752/8=3.86KNm2.3.5.3弯曲强度底板下： d =Mmax/W=12.22X 106/(2 X 61700)=99.0MPa145MPa6翼缘板下： d =Mmax/W=3.86X 106/(2 X 61700)=31.3MPa145MPa2.3.5.4最大挠度 fmax底板下 fmax=5q1l 14/(2 X 384EI)=5 X 31.92 X (1
7、.75 X 103)4/(2 X 384 X 2.1 X 105 X3885000)=2.4mm4.4mm(1750/400)翼缘板下 fmax=5q2l 24/(2 X 384EI)3 4 5=5X10.08X(1.75 X103)4/(2 X 384 X 2.1 X 105X 3885000)=0.76mm4.4mm(1750/400)根据计算结果，分配梁强度满足要求 .2.3.6 贝雷片承载力计算单片贝雷片容许荷载 M=975.0KNM ；贝雷片单孔最大计算跨径 14.0m;荷载 q=1.3 X (26 X0.6K10.5+26).27X5)+(2+2.4+25.5=388.4KN/m
8、1.3 倍安全系数)；则贝雷梁纵向最大弯矩： Mmax=q1l 2/8=388.4 X 14.00 2/8=9515.2KNm；则 9515.2/975 =9.8 ；最大挠度 fmax=5q 1l 4/384EI45=5X 388.4 X 140004/(384 X 2.1 X 105X 2505000000)=369.3mm则 369.3/35=10.6 ； (35 为规范允许挠度， L/400=30)根据计算结果和结构特点，横向布设 11 片贝雷片，布置形式见图 2、图 3.2.3.7 工字钢横梁强度计算贝雷片 下采用双 I36b 工字钢做横梁，双工字钢并排焊接成整体荷载 q=1.3 X(
9、 26 X 0.6+2+2.4+2 )x 14=400.4KN/m(取 1.3 倍安全系数);l=1.75m查表得： W =920800mm ； I=165740000 mm最大弯矩 Mmax=ql2/8=400.4 X 1.752/8=153.3KNm弯曲强度 d =Mmax/W=153.3X 106/(2 X 920800)=83.3MPa145MPa最大挠度 fmax=5q 1l 14/(2 X 384EI)3 4 5=5X 400.4 X (1.75 X 103)4/(2 X 384X 2.1 X 105X 165740000) =0.7mm4.4mm(1750/400)根据计算结果，
10、工字钢横梁强度满足要求 .2.3.8 立柱的刚度计算2.3.8.1回转半径 r2 2 2 2r=sqrt (D+d) /4=sqrt (27.3 +26.5 ) /4=9.51cm ;式中：D钢管外径 d 钢管内径2.3.8.2 长细比入入=uL/r=1 X 950/9.51=100 v 入 P=102，刚度满足要求.式中：u 杆件长度系数，取 u=1.0 ;L杆件几何长度，取 L=950cm ;入受压杆件允许长细比，取 102.Pmax= 3592.2KN;2.3.8.3 临界应力验算从结构形式考虑，中间两排立柱承受轴向力最大，经计算由于入102 （压杆柔度界限值 入P）,根据欧拉公式计算钢
11、管临界应力 Fcr22Fcr= n EI/(uL)=3.142X2.1X105X30582482/(1.0 X9500)2 =702.3KN式中：E：刚才弹性模量，取 2.1 X 105MPa;I: 钢管对于中心的惯性矩，按式 n （D4-d 4） /64 u L ：钢管立柱相当长度， u 取 1.0,L 取 9500mm1.5 X3592.2/702.3=7.7 ，中间支墩横向布设钢管 9根（取1.5倍安全系数 ）;1.5 X3592.2/2/702.3=3.8 ， 考虑施工安全及便捷， 端部仍布设钢管 9根（取1.5倍安全系数 ）。则每根立柱承受轴向力为：3592.2/9=399.1KN7
12、02.3KN3592.2/2/9=199.6KN702.3KN根据计算结果，立柱钢管强度满足要求 2.3.9地基承载力验算及地基处理2.3.9.1地基承载力经计算立柱承受最大荷载 Qmax=4105KN单柱下最大荷载荷载为： 4105/9=456.1KN。钢管柱下铺设 C25钢筋砼垫块，截面形式为倒梯形，顶面尺寸为 60cmX 120cm,底面一 2尺寸为：120cmX 150cm,高 80cm=则基底应力为 N=456.1KN/1.8m =253.4KPa.2.3.9.2地基处理由于黄土地区多陷穴，支架基础施工前，对基坑位置进行冲击碾压，增加基底密实度的同时，检验是否有陷穴然后填筑1.0m砂
13、砾，碾压密实后在其上满铺枕木 .2.3.10支架预压支架搭设完毕，按设计要求对支架进行等载预压，以消除支架的非弹性变形，预压期为28h。预压期间在桥梁底板设置沉降观测点，以确定桥梁支架在施工过程中所产生的弹性变形和消除支架的非弹性变形。具体布置如图。支架沉降观测点布置图3桥梁施工照片定西北互通立交钢管贝雷梁支架施工定西北互通立交已完工桥梁定西北互通立交已完工桥梁4总结本桥支架在设计过程中，为确保后续施工各部件组装程序化，支架各组成单元结构尺寸保持一致，在确保质量的同时大大加快了后续施工进度，具有快速、经济的特点，已完工桥梁的高程及线形尺寸符合设计及规范要求 本桥支架形式对于需保证桥下正常交通需要的现浇桥梁施工以及大型施工栈桥施工有一定的借鉴意义
