懸臂連續(xù)梁0號(hào)塊支架設(shè)計(jì)及檢算

韓海龍

1 工程概況

石武高速鐵路某特大橋跨邢臨高速公路橋采用(40+64+64+40)m四孔變截面混凝土連續(xù)箱梁，頂板寬12 m，底板寬6．7 m，采用掛籃懸臂澆筑施工。該連續(xù)梁設(shè)有3個(gè)T構(gòu)，每個(gè)T構(gòu)設(shè)有1個(gè)0號(hào)塊和7個(gè)懸澆節(jié)段，梁高自0號(hào)塊懸臂，底部線形按二次拋物線變化，其中0號(hào)塊長(zhǎng)度為9 m，高度為6．05 m，中跨合龍段長(zhǎng)度為2 m，邊跨合龍段長(zhǎng)度為2 m，邊跨直線段梁長(zhǎng)7．75 m，梁高皆為3．05 m。梁體混凝土為C50，采用三向預(yù)應(yīng)力體系。該段連續(xù)梁下部主墩為圓端形墩身，墩身底截面分別為7．82 m×3．82 m和7．84 m ×3．84 m，橋墩高度分別為 9．5 m，10．5 m，10．5 m。主、邊墩承臺(tái)尺寸分別為14．6 m ×10．6 m ×3 m，12．5 m ×8．1 m ×2．5 m。橋梁合龍順序?yàn)橄冗吙绾笾锌纾罱K完成體系轉(zhuǎn)換調(diào)整成橋內(nèi)力。橋梁邊跨合龍前，梁體固結(jié)于臨時(shí)墩身上，待邊跨合龍后拆除臨時(shí)支墩。

2 0號(hào)塊支架設(shè)計(jì)

2． 1 材料選擇

1)木膠合板厚:18 mm，抗彎強(qiáng)度:15 N/mm2，彈性模量:5 200 N/mm2。

2)第一層方木寬:150 mm，高:100 mm;抗彎強(qiáng)度:15 N/mm2，抗剪強(qiáng)度:1．3 N/mm2，彈性模量:9 000 N/mm2。

3)分布橫梁3Ⅰ32a工字鋼。Ⅰ32a工字鋼截面特性:慣性矩I=11 080 cm4，截面模量 W=692 cm3，截面積 A=67 cm2，型鋼自重52．7 kg/m。

4)縱梁2Ⅰ36a工字鋼。Ⅰ36a工字鋼截面特性:慣性矩I=15 760 cm4，截面模量 W=875 cm3，截面積 A=76．3 cm2，型鋼自重59．9 kg/m。

5)三角支架:斜桿:Ⅰ20a工字鋼;立桿:［14a槽鋼。Ⅰ20a工字鋼截面特性:慣性矩I=2 369 cm4，截面模量W=236．9 cm3，截面積A=35．5 cm2，型鋼自重27．9 kg/m;［14a工字鋼截面特性:慣性矩 I=564 cm4，截面模量 W=80．5 cm3，截面積 A=18．5 cm2，型鋼自重14．5 kg/m。

6)立柱:φ600 mm，δ=10 mm 鋼管。

2． 2 方案設(shè)計(jì)

利用臨時(shí)支墩設(shè)置縱梁，與φ600 mm，δ=10 mm鋼管、橫梁、三角支架形成主要托架結(jié)構(gòu)。

支架縱梁為2Ⅰ36a工字鋼，受力部位采用勁板加強(qiáng)。在四個(gè)臨時(shí)支墩按設(shè)計(jì)位置分別預(yù)留一個(gè)寬38 cm高34 cm的長(zhǎng)方形孔，縱梁2Ⅰ36a工字鋼穿過(guò)該孔，再繼續(xù)灌注臨時(shí)支墩鋼管混凝土。臨時(shí)支墩之間增加兩根φ600 mm，δ=10 mm鋼管，鋼管頂部開(kāi)啟槽口，3Ⅰ32a工字鋼橫梁置于槽口內(nèi)，兩端支撐于2Ⅰ36a縱梁上。

支架平臺(tái)的主橫梁采用3Ⅰ32a工字鋼，長(zhǎng)為12 m，間距1．5 m布置。3Ⅰ32a主橫梁頂面鋪設(shè)三角支架調(diào)坡，三角支架斜邊采用Ⅰ20工字鋼，三角支架斜邊與主橫梁之間采用［14槽鋼作為豎向支撐并焊接連接，每片三角支架斜坡通過(guò)［14立桿調(diào)節(jié)，腹板位置三角支架的間距為35 cm，底板為60 cm，每片三角支架設(shè)置［10槽鋼作為橫聯(lián)，增加支架的穩(wěn)定性。三角支架直接支撐底模板橫向方木骨架，橫向方木采用10 cm×15 cm，方木中心間距30 cm，凈距15 cm，底模采用1．8 cm厚高密度竹膠板。

3 0號(hào)塊支架檢算

3． 1 荷載取值

1)箱梁混凝土容重26 kN/m3;

營(yíng)銷界有句話很有名——品質(zhì)就是營(yíng)銷！我們不從消費(fèi)者導(dǎo)向和產(chǎn)品導(dǎo)向的不同上解讀。因?yàn)檫@句話也說(shuō)出了局部真理：沒(méi)有品質(zhì)的產(chǎn)品，任廣告宣傳做到極致，其營(yíng)銷效果一定趕不上品質(zhì)與營(yíng)銷俱佳的產(chǎn)品。如最近火爆異常的“拼多多”上的產(chǎn)品，宣傳、價(jià)格都有誘人之處，但最終山寨品牌、山寨質(zhì)量必定行而不遠(yuǎn)。

2)模板自重:外模重量150 kN，內(nèi)模及支架重量65 kN，底模重量15 kN;

3)施工荷載按2．5 kN/m2計(jì)算;

4)混凝土振搗荷載按1 kN/m2計(jì)算。

Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［σ］=215 N/mm2，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［τ］=125 N/mm2，彈性模量 E=2．06 ×105N/mm2。

3． 2 受力檢算

3．2．1 底模(竹膠板)檢算

托架構(gòu)造圖如圖1所示。

圖1 托架構(gòu)造圖

底模板采用18 mm厚竹膠板，模板底橫向鋪設(shè)670 cm×10 cm×15 cm方木骨架，方木中心間距為30 cm。由圖1可以看出位于箱梁腹板底部的底模板和方木的受力情況為最不利受力狀態(tài)，需進(jìn)行檢算。

箱梁截面如圖2所示。

底模檢算時(shí)按三跨連續(xù)梁檢算，梁寬取1．0 m。腹板截面面積S=5．75 m2，施工荷載及模板重量取10 kN/m2。轉(zhuǎn)化為梁體寬1 m的長(zhǎng)線荷載，考慮1．3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=(26×5．75/1．47+10) ×1 ×1．3=145．2 kN/m。

圖2 箱梁截面圖（單位：cm）

圖3 底板受力模型（單位：kN/m）

圖4 彎矩圖（單位：kN·m）

彎矩:Mmax=0．32 kN·m。

3．2．2 第一層方木檢算

腹板截面面積S=5．75 m2，施工荷載及模板重量取10 kN/m2。轉(zhuǎn)化為縱橋向，橫向方木中心間距為30 cm的長(zhǎng)線荷載，考慮1．3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=(26×5．75/1．47+10) ×0．35 ×1．3=50．9 kN/m。

3．2．3 三角架檢算

1)腹板位置均布荷載:腹板截面面積S=5．75 m2，施工荷載及模板重量取10 kN/m2。取梁段縱向方向1 m為研究對(duì)象，轉(zhuǎn)化為三角架橫向方向中心間距為35 cm的長(zhǎng)線荷載，考慮1．3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載 q=(26×5．75/1．47+10) ×0．35×1．3=50．9 kN/m。

2)底板位置均布荷載:同理可得q=31．1 kN/m。

三角支架受力采用MIDAS/Civil V2006建模，經(jīng)受力分析可知:最大彎矩為13．2 kN·m，最大剪力為45．6 kN。此桁架體系中，3號(hào)～4號(hào)桿承受最大壓力，其值為91．0 kN，故需檢算其穩(wěn)定性。

三角架桿件材料為:

斜桿采用Ⅰ20a工字鋼:Wx=236．9 cm3，Ix=2 369 cm4，A=35．55 cm2;

豎桿采用［14a 槽鋼:Wx=80．5 cm3，Ix=564 cm4，A=18．52 cm2。

a．斜桿強(qiáng)度檢算:

b．3號(hào)～4號(hào)桿件抗壓穩(wěn)定性檢算:

組合截面的性質(zhì)計(jì)算:

穩(wěn)定性檢算:自由長(zhǎng)度lx=42 cm;

同理可得底板位置三角架滿足要求。

同理對(duì)翼緣板底部2［14a槽鋼、梁底分布橫梁3Ⅰ32a工字鋼及縱梁2Ⅰ36a工字鋼進(jìn)行檢算，其彎曲正應(yīng)力、剪應(yīng)力及撓度均滿足要求，計(jì)算過(guò)程就不再贅述。

4 結(jié)語(yǔ)

支架的合理選擇是保證箱梁0號(hào)塊施工質(zhì)量的重要因素和減少投入的重要環(huán)節(jié)。利用現(xiàn)有材料設(shè)計(jì)合理施工方案，通過(guò)MIDAS/Civil V2006建模對(duì)支架結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行檢算，各個(gè)桿件受力均滿足要求。本0號(hào)塊支架在保證施工質(zhì)量、安全的前提下充分考慮了成本投入，使臨時(shí)材料在施工過(guò)程中達(dá)到最大限度的使用。

［1］ 孟凡利．連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工線形控制技術(shù)［J］．山西建筑，2011，37(7):142-143．