铁路道岔连续梁柱梁法现浇支架设计和检算

科技创新与应用

创新前沿铁路道岔连续梁柱梁法现浇支架设计和检算黄

攀

（中铁二十五局集团第三工程有限公司，湖南长沙410000）

摘要：道岔连续梁是铁路工程中一种特殊的结构形式，文章以渝怀铁路增建二线舞水湾滩1#特大桥40#~45#墩道岔连续梁为

例，结合桥跨结构和地质情况，采用钢管立柱和贝雷梁桁架作为主要受力构件，进行柱梁法现浇支架设计，通过有限元软件MIDAS/civ原

基础承载力等进行检算，il建立模型，对支撑系统的强度、刚度、稳定性、分析了支架结构安全。

检算；安全关键词：支架；设计；中图分类号院U445.4

文献标志码院A

文章编号院2095-2945渊2019冤12-0001-04

#40~#45pierswitchcontinuousbeamofthesecondlineWushuitan#1superbridgeonYuhuaiRailwayasanexample,combinedwiththebridgespanstructureandgeologicalconditions,thesteelpipecolumnandBereapiecetrussareusedasthemainforceMIDAS/civil,andthestrength,stiffness,stabilityandfoundationbearingcapacityofthesupportsystemarecheckedandcalculated.Thesafetyofthebracketstructureisanalyzed.

Keywords:scaffold;design;checkingcalculation;safety

Abstract:Turnoutcontinuousbeamisaspecialstructuralforminrailwayengineering.inthispaper,takingtheconstructionof

members,andthecast-in-placesupportbycolumnbeammethodisdesigned.Themodelisestablishedbyfiniteelementsoftware

1概述

随着目前国内桥梁建设的飞速发展，我国桥梁建设水平日新月异，柱梁法现浇支架被越来越多的应用于变截面连续梁。本文以渝怀铁路增建二线一种典型的变截面道岔连续梁为例，较为全面的考虑到各种因素的影响，针对性的进行柱梁法现浇支架的设计，并采用有限元软件进行结构计算分析，验证了结构设计的安全性，对于变截面连续梁高大模板支架施工具有一定的借鉴意义。

2工程概况

渝怀铁路增建二线引入怀化枢纽工程舞水湾滩1#特

（3伊32+2伊24）大桥40#~45#墩采用m的道岔连续梁，连续

梁全长147.3m，纵坡1.2%，正线里程为YHXDK9+543.285~YHXDK9+690.785，于YHXDK9+543处开始由单线变双线铁路桥梁，形成道岔连续梁。梁体为单箱单室变单箱双室、直腹板、等梁高结构，截面最低点处梁高为3.05m。梁体结构形式为C50预应力钢筋混凝土结构，箱梁顶宽6.6m~11.81m，箱梁底宽4.2~9.41m；顶板厚度30cm，腹板厚度

底腹板局部50~80cm，底板厚度30cm，在支承处、箱梁顶、

端支点，加厚。全桥共设6道横隔板，分别设于中支点、并

全梁C50混凝土1415m3，设进人孔，供检查人员通过。钢筋

297t，预应力钢绞线57t。该连续梁处于清山溪停车场，场地较为平整，有15cm混凝土硬化，地质从上往下依次为：0~9m厚人工填土、0~3m全风化板岩（承载力200kPa）、18.5m~24.5m强风化板岩（承载力400kPa）、中风化板岩（承载力600kPa）。

3支架设计

3.1模板体系

底模采用15mm厚竹胶板，竹胶板下紧贴60伊80mm木方作为纵梁，木方在箱梁实心腹板处间距100mm布置，在箱室底板区间距200mm布置，木方下采用I14工字钢横梁，横梁间距考虑贝雷梁受力节点，按照750mm间距布置。箱梁侧模和翼缘板底模采用整体桁架式定型钢模，规格1500mm/块，背肋和支撑采用槽钢焊接而成。

3.2柱梁支撑体系3.2.1贝雷梁布置采用321型贝雷梁，标准尺寸为3000伊1500mm，根据道岔连续梁墩顶之间净跨情况增加部分1500伊1500mm型

由号。横桥向贝雷梁在底板区均匀布置，腹板区加密布置。

于道岔连续梁从42#墩开始为向左侧曲线加宽，并增加中腹板，因此需要适当增加贝雷梁以满足曲线段腹板全部位于加密区。贝雷梁采用标准450mm支撑架作为横向连接。

贝雷梁底部主横梁采用双拼488伊300H型钢，主横梁和贝雷梁之间采用U型扣锁定，确保稳定性。

3.2.2临时支墩钢管立柱布置

该道岔连续梁跨度有32m和24m两种跨度类型，根据每跨之间净跨进行支架布置，同时应考虑到贝雷梁的受力特点，贝雷梁跨度按照3m和1.5m整数倍且不超过12m为宜。此外由于桥墩有30：1的坡度，故前4跨均需要贝雷梁悬臂1.5m，以满足钢管立柱和桥墩斜坡面之间的部分支架要求。详具体布置见表1。

每跨中支墩采用φ630伊8mm钢管立柱，边支墩采用φ457伊7mm钢管立柱，立柱高度统一为16.5m，用12m和

（1984，市政工程道路与桥梁施工技术。作者简介：黄攀09-），男，本科，工程师，研究方向：铁路、-1-

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2019年12期4.5m钢长管立度螺旋柱之间钢管、钢法兰管立连接柱。

和桥墩之间均采用横向、

纵向采用[25槽钢作为水平连接，横向每排临时支墩的钢管立柱采用斜撑加强，形成整体，确保架体稳定性。

表1贝雷梁支架跨径布置表

跨号 净跨/m 跨径布置/m 支墩 1 29.25 1.5+9+7.5+9+1.5 4排 2 29.5 1.5+9+7.5+9+1.5 4排 3 29.5 1.5+9+7.5+9+1.5 4排 4 21.5 1.5+9+1.5 3排 5 20.8 10.5+9 3排 3.2.3 为方便卸落支架系卸落统，在钢管立柱顶部安装卸落砂箱，总高480mm，砂箱外钢管和立柱同规格，内套管小50mm，砂箱顶部和底部各设15mm厚钢板。砂箱底部钢板与立柱钢管法兰连接，顶部钢板用于支撑2H488主横梁。砂箱内灌

洁净河砂，外钢管设出砂口，可卸落高度控制在15-20cm，方便支架3.2.4卸落。

根据设计基础图纸设计

中地质资料，人工填土层填料、

密实情况不均匀，情况复杂，不能作为基础，因此中支墩采用桩基础，桩径1.0m，采用C30钢筋混凝土，桩底进入强风化板岩承载力400kPa）层不小于2m。为方便桩基础与钢管立柱连接，在桩顶设置1.0伊1.0伊0.8m的桩帽，采用C30钢筋混凝土，桩帽顶部预埋钢板，与钢管立柱法兰连接。

边支墩邻近桥墩承台，将承台局部加宽50cm，顶面预埋钢板4作为基础，和钢管立柱螺栓连接。

4.1支架检算

对本文柱梁法现浇支架支检算内容

承系统，主要检算在结构自重及施工荷载作用下支架系统的强度、

刚度、稳定性、基础承载力、4.2抗倾覆稳4.2.1荷载及荷定载性。

组合

荷载是荷支架设计载取值

方案的决定性因素，支模架系统检算

时，依据相关规范，主要考虑以下荷载：

（1）新浇混凝土湿重形成的竖向压力及侧向压力，其容重取26kN/m3。

（2）支架自重，按照图纸建立模型，定义相应的材料特性，由软件自动计算。

（3）模板重量按照0.105kN/m2计算。0.53kN/m（4）梁段翼缘板下支架按照对应纵梁数目不同分别取（5）施和工0.35kN/m人员及施。

工设备荷载，取2.5kN/m2；（6）振捣混凝土时产生的荷载，取2.0kN/m2；（7）泵送混凝土时产生的荷载，取2.0kN/m2；（8）风荷载参照规范，按0.32kPa施加于支架横桥向。

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（4.2.21）混凝土材料特自重性G=26kN/m3。（2）钢材弹性模量E=206GPa。（3）方木弹性模量E=9GPa。（4）材料强度设计值见表2所示：

表2材料强度设计值材料 强度/MPa Q235 215 Q345 310 方木 16 4.2.3在进行荷强载度、组合 内力验算时，采用基本组合，支架结构自

重、新浇混凝土荷载及模板等恒载分项系数取1.2，施工活

载分项系数取1.4；在进行刚度验算时，采用标准组合，分项系数均取1；

在进行稳定性分析时，根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》

规定，恒载分项系数取1.2，施工活载分项系数取0.9伊1.4。

本桥根据设计图，支架取其上架设箱梁总重，分至支架对应各的部位处，其中第1~2跨箱梁截面是单箱单室，

第3~5跨截面是单箱双室。根据箱梁截面的受力特点，划分箱梁断面如图1得到箱梁各分断面对应的重量，见表3。图1箱梁断面划分示意图表3箱梁划分断面对应重量分布桥跨 第1跨 第2跨 第3跨 第5跨 第5跨 ① 252.195 252.195 303.5 219.2 211.3 ② 800.44 800.44 1200.1 1356.2 929.17 ③ 1680.96 1680.96 1410 1826.2 1592.8 ④ 800.44 800.44 1287.4 1867.2 1024.6 ⑤ 1450.1 1826.2 1592.8 ⑥ 1246.4 1356.2 930.7 4.3.14.3支架系统检算支架采支架计用有限算模元软件型

MIDAS/civil进行计算，计算采用整体模型，计算模型如图2所示，其余跨略。由于支架共有5跨，需对各跨分别进行验算，本文中仅以第3跨为例进行分析（4.3.2。

1）钢支架管立结构柱及强横纵度检算向连接杆

钢管立柱及横纵向连接杆最大应力为186.0MPa，发生

（2019年12期TechnologyInnovationandApplication

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创新前沿图2第3跨支架模型示意图

图3钢管立柱及横向连接杆应力等值线图

图4贝雷梁应力等值线图

在第一列第二排钢管立柱顶部纵向连接杆处，如图3，支架最大应力小于215Mpa，满足要求。

（2）钢管立柱顶部横梁

由模型计算出主横梁应力等值线图知横梁最大应力为71.60MPa，发生在横梁与第一列第三排钢管立柱搭接位置，最大应力值小于310MPa，横梁强度满足要求。

（3）贝雷梁

贝雷梁最大应力为307.4MPa，发生在贝雷梁与第二列第二排钢管立柱顶部贝雷梁竖杆处，如图4，最大应力值小于310MPa，贝雷梁强度满足要求。

4.4支架结构刚度验算

考虑混凝土梁体的湿重，标准组合作用取：1.0伊梁体混凝土湿重+1.0伊模板重量+1.0伊施工荷载）下。参考《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011第5.2.7条，支架的容许压缩变形或弹性挠度，为相应结构计算跨度的1/400。

由图5，可知支架整体结构竖向最大位移值为11.9mm，该跨最大计算挠跨比为9000/400mm=22.5mm跃11.9mm，满足规范要求。

4.5支架稳定性验算

考虑混凝土梁体的湿重，根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》（TB10110-2011）相关规定，应对支架结构整体稳定性进行验算，荷载组合为1.0伊梁体混凝土湿重+1.0伊模板重量+0.9伊1.4伊施工活载。利用Midas/civil对本结构进行屈曲分析，第3跨支架的稳定性验算如图6。

由图6，可知支架的一阶模态稳定系数为7.9，大于规范规定的稳定系数4，因此该支架整体稳定性满足要求。

4.6支架基础承载力验算

由图7知，该荷载组合下支架底部单根钢管立柱反力最大值为878.8kN。支架基础均为直径1.0m的桩基础，桩底入基岩深度不小于2.0m，基岩单轴抗压强度1600kPa，桩基顶部浇筑1.0伊1.0伊0.8m的C30钢筋混凝土桩帽。

滓1=N/A=878.8伊103/（800伊800）=1.373MPa臆[滓]=8.0MPa，合格。

桩底容许承载力为[P]=R（C1A+C2Uh）=1600伊（0.4伊3.14伊1伊1/4+0.03伊3.14伊1伊10）=2009.6KN跃878.8KN

故地基承载力满足要求。

4.7支架整体抗倾覆稳定性验算

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2019年12期图5支架位移等值线图

图6支架第一阶失稳模态

重力荷载对倾覆支点取矩得到结构抗倾覆力矩。要求两者之比不小于1.5。

结构倾覆力矩：

Mq=55.26伊21.8/2=602.334kN·m结构抗倾覆力矩：

Mk=1211.868伊9.3/2=5635.19kN·m结构抗倾覆稳定系数K=Mk/Mq=9.4>1.5

故第二跨支架抗倾覆稳定性满足要求。

4.8检算结果

本文选取第3跨计算为例，支架强度、刚度、稳定性、基础承载力、抗倾覆稳定性均满足要求。其他跨通过同样的计算，结果均满足要求，故本支架设计检算合格，满足要求。

5结束语

道岔连续梁相对一般等截面现浇梁来说，其箱室由单箱变为双箱，横向宽度按曲线变化，逐渐加宽，结构形式相对复杂。本工程中支架还受到桥墩坡率、地质情况等影响，每跨情况均不一样，在支架设计时需要综合考虑，逐跨分析，逐跨设计，同时采用有限元软件MIDAS/civil对支架逐跨建模，逐跨检算，较为全面的检算

稳定性、基础承了支架的强度、刚度、

载力等关键指标，保证了结构设计安全，工程已顺利施工完成，可供其他类似工程参考借鉴。参考文献院

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图7支架反力模型

由作用在支架结构和模板体系上的风荷载共同对倾覆支点取矩，得到结构倾覆力矩；由模板体系和支架结构

（12）：34-38.

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