1、城市高架桥现浇箱梁大跨度门洞结构设计及施工张宇 李金强 崔旭文 张瑜瑜（中建交通建设集团有限公司、北京市、丰台区、100161）摘 要：通过青岛海湾大桥青岛端接线工程第十二合同段海尔路高架桥跨合肥路门洞的设计及施工，研究并建立一套城市桥梁现浇箱梁跨越现状道路大跨度门洞设计及施工技术体系，为同类工程同类问题的提供设计参考及施工经验。关键词：桥梁工程；门洞；碗扣支架；钢支撑1 工程概况青岛海湾大桥青岛端接线工程西起海湾大桥李村河互通立交东侧，向东跨过四流路、规划周口路、重庆路、台柳路、黑龙江路、海尔路等主要道路，接规划长沙路，形成青岛市快速路系统的第三“横” 。工程全长 7.6 公里，共分 14
2、个合同段。第 12 合同段海尔路高架 H2#桥跨越现状合肥路。合肥路采用 2 幅路型式，双向 6 车道。海尔路全封闭后，车辆需经由合肥路绕行深圳路，从而使合肥路承受了较大的交通压力。跨合肥路高架桥是海尔路高架 H2-1#及 H2-2#桥第二跨，跨径 45m，净高6.8m7.4m。2 门洞设置方案为保证合肥路交通畅通，跨合肥路设置机动车门洞 4 个，中间门洞宽 7m，两侧门洞宽6.5m，高 5m。门柱下部为钢筋混凝土系梁，系梁顶面预埋 10mm 厚钢板，门柱钢管与钢板之间焊接，焊接方式为围焊，四周设加劲缀板；门柱上设置工字钢横梁。门柱钢管采用热轧无缝钢管，直径 420mm，壁厚 10mm。门洞立
3、柱设五排，每根立柱上部设封口钢板，钢板厚 20mm。每排门柱上设两道 I40b 号工字钢横梁（横桥向） ，横梁上根据支架横桥向排距依次布设 I40b 号工钢纵梁，其上铺放 15cm 木方搭设满堂支架。所有型钢间连接点均焊接加固，各向型钢横纵梁间设联系杆，提高传力体系整体性。2.1 混凝土条形系梁合肥路门洞支架利用现有城市道路浇筑条形混凝土系梁，配置钢筋骨架，结构尺寸为0.8*0.6*30m，混凝土标号采用 C30，基础顶面预埋钢板（ 60*60*2cm） 。2.2 钢管桩基础门洞支架采用 420cm 钢管桩基础，焊接在混凝土条形系梁预埋钢板上，钢管顶设置I40b 双拼工字钢横梁；横梁上架设 I
4、40b 工字钢纵梁，腹板及内箱下纵向工字钢间距60cm；翼缘板下纵向工字钢型号间距 90cm。具体布置如下图所示。图 1 门洞横断面图2.3 碗扣支架设置门洞平台上碗扣支架设置与两侧相同，支架采用 48，壁厚 3.5mm 碗扣，立杆采用60cm 规格。翼缘下立杆间距 90cm*90cm，腹板下立杆间距为 60cm*90cm。2.4 其它防护设施纵向工字钢下设置密目网，防止坠物损坏过往车辆。门洞前后 5m 范围设置限高门及防装筒，门洞内车道两侧设置混凝土防撞墩。3 门洞支架体系计算3.1 立杆对纵向工字钢作用力计算3.1.1 立杆受力计算立杆纵桥向间距为 0.9 米，取 0.9m 长计算。计算单
5、元截面积为 0.99m2，体积为0.891m3。(1)静荷载：静荷系数 Vs=1.2钢筋混凝土自重=0.891m3*25KN/m3=22.275KN模板自重=0.5KN/m2*(0.6m*0.9m)=0.27KN计算单元下碗扣支架自重取 0.264KN(2)动荷载：动荷系数 Vd=1.4施工人员及设备荷载(Q3) ：1.0kN/m2混凝土浇筑和振捣荷载(Q4) ： 1.0kN/m2风荷载： 07.WSZK地面粗糙程度为 A 级，查风压高度系数表得： （高度 H=30m） ，青岛地区基本1.8Z风压 ,脚手架挡风系考虑架外满挂密目安全网，取 ，风荷载体形系20./Nm648.0数 （GB5000
6、9-2001 建筑结构荷载规范）8431S则：2.70743/KKNm总动荷载=(1.0+1.0+0.743) kN/m2*(0.6m*0.9m)=1.48KN(3)立杆总荷载1.2*(22.275+0.27+0.264)+0.9*1.4*1.48=29.23kN取 30kN 计算。翼缘板厚度取 0.45m，立杆间距为 0.9*0.9m，每根立杆受力取 15kN 计算。内箱上下顶底板厚度取 0.45m，立杆间距为 0.6*0.9m，每根立杆受力取 10kN 计算。3.1.2 腹板下纵向工字钢计算腹板下纵梁采用 I40b 工字钢，每个点受到的集中力大小为 30KN，作用点间距 0.9m。计算模型
7、详见下图。I40b 工字钢受到的最大弯矩绝对值为 157855Nm最大应力为： 615783.4720640MNmMPaaW内力验算合格。最大挠度为 5.43mm，小于 7000/400=17.5mm。挠度验算合格。支座反力详见表 1。图 2 腹板下工字钢弯矩图图 3 腹板下工字钢变形图表 1 支座反力表NODE FY(N)1 983282 25830010 23845016 25830022 983283.1.3 翼缘板下纵向工字钢计算翼缘板下每个点受到的集中力大小为 15KN，作用点间距 0.9m。计算模型与腹板下工字钢相同。内力及挠度验算合格。支座反力详见表 2。表 2 支座反力表NOD
8、E FY(N) 双拼工字钢对桩顶横梁作用力(N)1 29115 500722 66513 13189610 35770 12164216 66513 13189622 29115 500723.1.4 内箱下纵向工字钢计算内箱下纵梁每个点受到的集中力大小为 10KN，作用点间距 0.9m。内力及挠度验算合格。支座反力详见表 3。表 3 支座反力表NODE FY(N)1 341272 9018810 8308316 9018822 341273.2 横向工字钢计算钢管顶横梁采用两根 I40b 工字钢组成，腹板下每根纵向工字钢对横梁的最大作用力为258.30KN；翼缘板下每根纵向工字钢对横梁的最大
9、作用力为 131.90KN；内箱下每根纵向工字钢对横梁的最大作用力为 90.19KN；每根横向工字钢受力为以上数值的 1/2。计算模型详见下图。I40b 工字钢受到的最大弯矩绝对值为 69020Nm最大应力为： 6902.5420614MNmMPaaW内力验算合格。最大挠度为 0.284mm，小于 2400/400=6mm。挠度验算合格。支座反力详见表 4。图 5 横向工字钢计算弯矩图图 6 横向工字钢计算变形图表 4 支座反力表NODE FY(N) 每根钢管受力(N)2 113480 22504011 425160 84292019 256600 50886025 259940 515460
10、33 416600 82592040 120510 23900049 120510 23900058 416600 82592066 259940 51546072 256600 50886080 425160 84292087 113480 2250403.3 钢管计算由以上模型计算得到，钢管受到的最大力为 842.92KN。采用 426 钢管作为横梁支撑。外径取 420mm，壁厚取 9mm。钢管回转半径为：220.410.469()Ddi m截面积为：22232()()5.87*4A钢管桩长度按 5m 计算，长细比为：40.169Li根据 GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范
11、得，稳定系数为： 0.893钢管许用压应力为： 365.874*10.92108.42.NAKN钢管桩验算合格。按照压杆稳定问题进行复核：钢管桩一端固结，一端自由，每两根相邻管桩间采用槽钢斜撑连接，计算长度 l 取钢管桩长度 5.5m，其临界力公式为2()ljEIP4441(0.2.1).2678106dmE=200GPa2942*01.678*06.2184.9(5)ljPKN复核合格。4 门洞支架体系搭设方法4.1 支架基础4.1.1 混凝土系梁每排管桩下设置 0.8m*0.4m*30mC30 混凝土系梁，系梁内设置两层 14 钢筋网片，同时在路面上进行植筋，防止系梁产生滑移。4.1.2
12、管桩与横向分配梁现场吊车将钢管桩吊至混凝土管桩系梁上，将钢管桩与系梁上的预埋件连接在一起，同时保证钢管桩垂直度。钢平台一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联、牛腿、桩顶分配梁施工。用吊车悬吊平联、剪刀撑，到位后电焊工焊接平联、剪刀撑。焊接质量合格后进行桩顶横向分配梁架设。吊车悬吊横梁到桩顶测量放样位置后安装并简易固定，工长检查合格后，将横梁焊接在桩顶钢板上。所有焊缝均要满足设计要求。4.1.3 纵向分配梁测量部门在横向分配梁上放出箱梁中心线，根据中心线位置向两侧放出每根纵向工字钢的位置。吊车将纵向工字钢吊装至设计位置并简易固定，工长检查合格后，将纵梁与横梁焊接在一起。焊缝
13、要满足设计要求。4.2 立杆与横杆安装排架安装时，按照排架设计要求横向每排立杆下铺 15*15 的木方，以确保排架底整体受力均匀。根据组架方案和尺寸，测定框架底脚位置，安放可调支座。从一端开始，根据支架设计方案，按照顺桥向 90cm，横桥向 60cm 和 90cm 两种间距安装底层立杆和横杆。支架完成后，安装支座。在上托座调整好后铺设横向 1515cm 方木，接着在墩柱两侧 5.4m 范围内以 10cm 间距纵向铺设 1010cm 方木，在中间梁段纵向满铺 1010cm 方木，根据放样出的中线铺钉涂塑板做为箱梁底模。 4.3 剪刀撑设置为了确保满堂支架的整体强度、刚度和稳定性，支撑架四周从底到
14、顶设置竖向剪刀撑，剪刀撑钢管与地面夹角为 45。中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，每排剪刀撑间距 4.5m。剪刀撑斜杆每步与立杆相扣。支撑架顶端和底部设置水平剪刀撑，中间每隔4.8m 设置一道水平剪刀撑。斜杆与横杆夹角为 45，斜杆每步与立杆相扣。4.4 其它防护1.密目网门洞支架两侧安装密目网，防止落物打击2.门洞防落物门洞支架通道内和进出洞口部位顶部设置满布竹胶板，防止落物打击。5 结论通过本项目的实施，为中建市政建设有限公司在大跨度门洞设计和施工方面提供强有力的施工经验，通过对城市高架桥梁建设中各项施工参数的优化，力争在保证安全的前提下尽量降低施工成本，取得较好的经济效益和社会效益
15、，提高中建市政在城市高架施工中的核心竞争力，为中建市政在安全施工方面做出贡献。参考文献1 江正荣，建筑施工计算手册M. 北京：中国建筑工业出版社， 20072 JGJ166-2008， 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范S3 JGJ/T 194-2009， 钢管满堂支架预压技术规程 S4 GB5007-2003， 钢结构设计规范 S5 鲁旭东 姚君，现浇连续刚构桥门洞结构验算与施工J. 山西建筑，2009,35(10):347-348.6 张爱中，成彭高速高架桥跨金府路大跨度门洞设计与施工J. 中外建筑, 2009,11:118-120.作者简介：张宇、工程师、中建交通建设集团有限公司、联系电话 13854258216、邮箱：
