1 工程概況
天津市區(qū)至濱海新區(qū)快速軌道交通工程K15 +23115～K16 + 316.5 段為現(xiàn)澆預應力混凝土連續(xù)箱梁，梁長主要為3 ×25 m ，梁寬819 m。箱梁橫截面為單箱單室結構，梁高1.5 m ，頂板厚25 cm ，底板厚20 cm ，標準腹板厚40 cm。梁體混凝土強度為C50。本作業(yè)段位于古河床上，地基由原排水溝回填雜土形成，承載力較差。施工區(qū)域人口密度較大，主橋需跨越三條繁忙的交通路口。
2 跨路施工支架構造
工程中三處過路口地段，居住人口密集，來往車輛較多，為方便群眾出行，必須保證道路通暢。根據(jù)交通部門要求，路口設計寬度為5 m ，高度≮4.5 m。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結合以往施工經驗，決定在路口處搭設“龍門”，其余部分采用碗扣滿堂支架。支立支架前需對原地面進行硬化處理，處理方法分龍門立柱基礎和普通支撐基礎兩部分。龍門立柱采用獨立基礎，挖深550 mm，就地拌制灰土夯實，施作C10 混凝土墊層，墊層上施作C20 混凝土基礎，并安放好預埋件。普通支撐基礎處理采用換填工業(yè)廢渣、碎石和灰土并墊放方木?；A處理完成后，分別搭設龍門和碗扣支架。龍門寬5 m ，高4.5 m ，垂直主橋軸線方向分為兩跨，每跨4 m。龍門立柱采用薄壁鋼管，立柱上用工字鋼作為橫梁，橫梁與立柱、立柱與基礎預埋件之間均以焊接形式連接。橫梁上等距離架設10 根工字鋼作為縱梁，縱梁上安放縱橫兩層方木。碗扣支架采用φ48 鋼管，按市政工程施工規(guī)范中有關腳手架施工的要求搭設，豎向步距1.2 m ，平面步距60/90 cm×60/90 cm?？缏房谔幨┕ぶЪ懿贾靡妶D1。
跨路施工支架布置圖
此方案能夠滿足交通部門關于路口通行的要求，施工簡便，支架易裝易卸。但由于地基承載力差，必須先對地基進行硬化處理，一次性投入費用較高，因此只在三處跨路施工時采用。
3 施工支架檢算
3.1 檢算荷載取值
支架所受恒載為鋼筋混凝土梁體的自重，活載(包括支架與模板自重) 按恒載的25 %考慮，設計安全系數(shù)按1.2 計。每聯(lián)三跨梁體C50 混凝土用量368.42m3 ，鋼筋混凝土重度26.0 kN/m3 。由此得每聯(lián)支架承受鋼筋混凝土梁體恒載為368.42 m3 ×26.0 kN/m3 = 9 578.92 kN ：
每跨支架計算荷載為(9 578.92 kN ×1.25) ÷3 ×1.2 = 4 789.46 kN。
3.2 順橋向5 m跨鋼梁設計及檢算
龍門支架沿主橋軸線方向共等距布置10 根鋼梁，與垂直軸線方向的鋼梁焊接在一起，梁上均布單向荷載，在檢算時按簡支梁計算。為確保施工安全，考慮荷載由中間8 根鋼梁承擔，則每根鋼梁承受的線荷載設計值q = (4 789.46 kN ÷25 m) ÷8 = 23.95 kN/m ，由此計算鋼梁截面彎矩和截面抵抗矩為：
Mmax = ql2/8 = 23195 ×52 ÷8 = 74184 kN·m：
W = Mmax /f= 74.84 ×106 N·mm/(215 N/mm2 ) =348.09 cm3 。
與工字鋼截面特性表中所列標準值進行比較，初步確定選用I25a 型工字鋼，WI25a = 401.9 cm3 。雖然鋼梁強度滿足要求，但鋼梁受壓翼緣的自由長度與其寬度之比l1/b1 = 43.10 ，大于不需計算整體穩(wěn)定性的最大l1/b1 值(13) ，因此需檢算鋼梁的整體穩(wěn)定性。根據(jù)鋼梁的跨度和選型情況，查鋼梁穩(wěn)定系數(shù)表并經轉換計算求得該I25a 鋼梁的整體穩(wěn)定系數(shù)φ′= 0.643?？紤]此系數(shù)后，鋼梁受壓截面抵抗矩為：
W = Mmax/φ′f = 74.84 ×106/(0..643 ×215) =541.36 cm3 > 401.9 cm3 = WI25a 。
因此，鋼梁的整體穩(wěn)定性不能滿足要求，需重新考慮鋼梁選型。對照截面特性表中所列標準值，確定選用I32a 型工字鋼，此時鋼梁整體穩(wěn)定性經計算可以滿足要求。
計算鋼梁的撓度為：
ωmax = 5 ql4/384 EI = 5 ×23.95 kN/m ×( 5 m) 4 ÷(384 ×2.06 ×105 N/mm2 ×11 076 cm4 = 0.85 cm < [ω]= 500 cm/250 = 2 cm ，剛度滿足要求。
鋼梁受壓翼緣自由外伸寬度與其厚度之比l2/h= 3.13 ， 小于需計算局部穩(wěn)定的最小l2/h 值( 13 = 13) ，滿足鋼梁的局部穩(wěn)定要求。
由此可見，沿橋軸線方向5 m 跨鋼梁選用I32a 型工字鋼，其強度、剛度和穩(wěn)定性均可滿足要求。
3.3 橫橋向4 m跨鋼梁設計及檢算
龍門支架垂直主橋軸線方向的鋼梁所受荷載由上部鋼梁傳遞下來，受力點較多(10 個) 且均勻分布在上翼緣，故可按簡支梁均布單向荷載考慮。鋼梁承受的線荷載設計值q = [ (4 789.46 kN ÷25 m ×5 m)/2 ] ÷8m = 59.87 kN/m。
按3.2 節(jié)方法計算，垂直主橋軸線方向4 m 跨鋼梁選用I36a 型工字鋼，其強度、剛度和穩(wěn)定性均滿足要求。
3.4 鋼管柱設計及檢算
龍門由6 根立柱支撐，此時每根立柱實際承受上部鋼梁傳遞的荷載力為：
N = (4 789.46 kN ÷25 m ×5 m) ÷6 = 159.65 kN。
在材料選用時需同時考慮鋼管柱符合軸心受壓穩(wěn)定條件和強度要求，初步確定選用φ245 ×8 熱軋無縫鋼管，則有：
A =π×122.52 - π×(122.5-8) 2 = 5 956.46 mm2 ，
Ix =π/64 ×(2454 - 84 ) = 176 861 879.60 mm4 ，
ix = = 172.31 mm ，
λ= l0/ix = 4 500/172.30 = 26.12 < 150 = [λ] 。
因此該鋼管柱不是長細桿，符合軸心壓桿穩(wěn)定條件。由長細比λ的取值查表求得軸心壓桿穩(wěn)定系數(shù)φ≈0.970 ， f = 235 N/mm2 ， 則鋼管柱承受臨界荷載力Nmax = fφA = 1 357.96 kN。
鋼管柱可承受的臨界荷載遠遠大于上部傳遞來的荷載要求，因此考慮重新選型，經試算可選用<159 ×4熱軋無縫鋼管，柱的長細比λ= 35146 ，符合軸心壓桿穩(wěn)定條件：臨界荷載Nmax = 435130 kN ，滿足強度要求，因此決定選用此型鋼管柱。
3.5 鋼管柱基礎設計
鋼管柱基礎采用C20 混凝土獨立基礎，下設100mm 厚C10 混凝土墊層。根據(jù)當?shù)貙嶋H情況和有關勘察設計資料，地耐力P 取0.1 MPa ，C20 混凝土基礎軸心抗拉強度設計值f 取1.1 M/a 。
由公式P = N/A 計算鋼管柱基礎所需最小底面積Amin = N/[ P ] = [ (4 789146 kN ÷25 m ×5 m)P6 ] ÷0.1 MP = 1.60 m2 。為確保安全，采用邊長為1.4 m 的正方形，實際基礎底面積A = 1196 m2 ，大于要求的最小基礎底面積，滿足安全要求。
根據(jù)C20 混凝土基礎可承受的沖切承載力大于其實際承受上部傳遞下來的壓力，即：
N1 = 0.6f 1μm ho = 0.6 ×1.1 MPa ×(159 mm + ho )ho > N = 159.65 kN ，計算得ho > 419.64 mm ，因此選用基礎厚度為450 mm可以滿足要求。
4 結束語
本工程根據(jù)實際情況，在跨路施工中采用了“龍門”加碗扣滿堂支架方案，在確保繁忙路口正常通行的同時，通過對龍門各組成結構進行受力檢算，既保證了施工安全的要求，又充分考慮了經濟實用的因素，為同類工程施工支架設計積累了經驗。
