現(xiàn)澆混凝土箱梁墩梁式支架計(jì)算分析

柯　鵬

(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶　400067)

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現(xiàn)澆混凝土箱梁墩梁式支架計(jì)算分析

柯鵬

(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶400067)

摘要：根據(jù)現(xiàn)澆箱梁墩梁式支架的計(jì)算分析工程實(shí)例，介紹了支架的設(shè)計(jì)，并對(duì)支架的模板、貝雷桁片、鋼管立柱和基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算，通過分析各參數(shù)均符合規(guī)范要求，可為同類橋梁支架計(jì)算提供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)澆箱梁；支架；設(shè)計(jì)；計(jì)算

1工程概況

重慶市軌道交通十號(hào)線工程中央公園西站至悅來站區(qū)間高架橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，其中D06～D07#墩橋梁采用墩梁式支架現(xiàn)澆施工。本跨橋梁長(zhǎng)35.0 m，為單箱單室截面，箱梁頂板寬10.4 m，厚度0.3～0.4 m；底板寬4.6 m，厚度0.28～0.4 m；梁高2.0 m；腹板以1/2.5的斜率傾斜，厚度0.6～1.2 m；翼緣板寬2.34 m，厚度22 cm。

2支架的基本設(shè)計(jì)

支架結(jié)構(gòu)自上而下布置為：竹膠板、小楞、大楞、貝雷桁片、主橫梁、鋼管立柱和基礎(chǔ)等。支架孔跨布置為(14.9+14.9) m，貝雷桁片為單層加強(qiáng)型，橫向布置為(2×0.9+6×0.45+2×0.9+6×0.45+2×0.9) m，共計(jì)19片。鋼管立柱為φ630×10 mm螺旋鋼管，鋼管立柱每排設(shè)置5根，間距為(2.5+2.0+2.0+2.5) m。靠近墩身鋼管立柱中間3根置于承臺(tái)混凝土上，剩余兩個(gè)置于兩側(cè)的擴(kuò)大基礎(chǔ)上；中間排鋼管立柱采用條形基礎(chǔ)。邊立柱頂設(shè)置2I40a主橫梁，中立柱頂設(shè)置3I40a主橫梁。箱梁底板處，貝雷桁片頂面擺放I12工字鋼橫向分配梁，縱向間距0.6 m，其上再設(shè)置縱向(100×100) mm方木，最后鋪20 mm厚竹膠板；箱梁腹板、翼緣板處，貝雷桁片上設(shè)置φ48×3.5 mm腳手架，其頂部縱向放置(100×100) mm方木，再按間距20 cm橫向設(shè)置(100×100) mm方木，最后鋪20 mm厚竹膠板。

3計(jì)算方法及模型建立

墩梁式支架的貝雷桁片以上部分(即竹膠板、小楞、大楞、腳手架等)采用極限狀態(tài)法計(jì)算；貝雷桁片以下部分(即貝雷桁片、主橫梁、鋼管立柱和基礎(chǔ)等)采用容許應(yīng)力法計(jì)算，利用Midas有限元軟件，建立支架三維有限元模型。

支架構(gòu)件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行取值。支架承受的主要荷載為：支架自重q1、主梁荷載q2、模板荷載q3、施工人員機(jī)具荷載q4、混凝土振搗荷載q5和風(fēng)荷載q6等，其大小根據(jù)規(guī)范取值。

支架強(qiáng)度計(jì)算組合：q=q1+q2+q3+q4+q5+q6

支架剛度計(jì)算組合：q=q1+q2+q3+q4

4數(shù)據(jù)處理及計(jì)算分析

4.1竹膠板

竹膠板層數(shù)為5層，厚度為20 mm，力學(xué)性能指標(biāo)為：fm=35 MPa，E=9 898 MPa。

腹板底部竹膠板受力最大，按三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算，則每延米寬竹膠板受力

4.2小楞

方木小楞規(guī)格為(100×100) mm，材料類型按TC-13B類木材并考慮露天條件、設(shè)計(jì)使用年限、濕材等條件進(jìn)行調(diào)整，則：fm=13×0.9×1.1×0.9=11.6 MPa，E=9 000×0.85×1.1×0.9=7 574 MPa。腹板處方木受力最大，按三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算。

4.3大楞

方木大楞的規(guī)格、力學(xué)參數(shù)與方木小楞相同；型鋼大楞采用Q235B材質(zhì)的I12型鋼。腹板處方木大楞受力最大，按三跨連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算；底板處型鋼大楞按簡(jiǎn)支梁進(jìn)行計(jì)算。

方木大楞

型鋼大楞：

4.4腳手架

φ48×3.5 mm鋼管腳手架布置為(立桿縱距×立桿橫距×水平桿步距)：60×30×120 cm，每根立柱所承受的豎向力按其所支撐面積內(nèi)的荷載計(jì)算，則單根立桿所承受的軸向力設(shè)計(jì)最大值。

N=1.2×∑NG+1.4∑×NQ=1.2×9.50+1.4×[(2.5+2.0)×0.3×0.6]=12.54 kN

所以，φ·A·f=0.744×489×205/1 000=74.6 kN>N=12.54 kN，滿足要求。

4.5貝雷桁片

貝雷桁片采用Midas有限元軟件計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果見表1。

表1　貝雷桁片內(nèi)力表

由表1可知，貝雷桁片各桿件內(nèi)力值均滿足要求。

根據(jù)位移計(jì)算結(jié)果可知，貝雷桁片的最大彈性位移為δ=8.3 mm。

4.6主橫梁

4.7鋼管立柱

根據(jù)Midas計(jì)算結(jié)果，鋼管立柱最大軸力N=1 289.4 kN。

鋼管立柱穩(wěn)定性計(jì)算中，λ=μl/i=1×12 000/219=54.8，查表得φ=0.834。

因此，σ=N/φA=1 289.4×103/(0.834×19 477)=79.4 MPa<[σ]=188.5 MPa，滿足規(guī)范要求。

4.8基礎(chǔ)

根據(jù)Midas計(jì)算結(jié)果，支架兩端擴(kuò)大基礎(chǔ)鋼管

立柱最大反力N=480.6 kN，自重G=56.2 kN，尺寸(1.2×1.2×1.5) m；跨中條形基礎(chǔ)處鋼管立柱總反力N=5 094.3 kN，自重G=631.8 kN，尺寸(10.8×1.5×1.5) m；鋼管立柱按45°擴(kuò)散到基底后寬度大于基礎(chǔ)寬度，因此僅按基礎(chǔ)底面尺寸作為計(jì)算面積；基礎(chǔ)位置砂質(zhì)泥巖基本容許承載力取[σ]=500 kPa。

擴(kuò)大基礎(chǔ)基底應(yīng)力

σ=(N+G)/A=(480.6+56.2)/(1.2×1.2)=372.8 kPa<[σ]=500.0 kPa，滿足要求。

條形基礎(chǔ)基底應(yīng)力

σ=(N+G)/A=(5 094.3+631.8)/(10.8×1.5)=353.5 kPa<[σ]=500.0 kPa，滿足要求。

4.9支架整體穩(wěn)定性

采用Midas有限元軟件進(jìn)行支架整體穩(wěn)定性分析時(shí)，將支架自重、主梁荷載和模板荷載取為常量，施工人員機(jī)具荷載、混凝土振搗荷載和風(fēng)荷載取為變量。

由計(jì)算結(jié)果知，在整體穩(wěn)定性分析時(shí)，支架的一階穩(wěn)定系數(shù)為，滿足規(guī)范要求。

5結(jié)語(yǔ)

根據(jù)現(xiàn)澆混凝土箱梁墩梁式支架的工程設(shè)計(jì)，采用了容許應(yīng)力法和極限狀態(tài)法分別進(jìn)行計(jì)算，并利用Midas有限元軟件進(jìn)行建模分析，提取具體結(jié)果值，驗(yàn)證了支架的安全性，可為同類現(xiàn)澆箱梁支架設(shè)計(jì)計(jì)算提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王艷.淺談現(xiàn)澆箱梁施工支架設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，(6):104-105.

[2]曾朝斌.現(xiàn)澆連續(xù)箱梁滿堂支架方案設(shè)計(jì)計(jì)算方法的探討研究[J].水電施工技術(shù)，2013，(2):71-73.

[3]崔昌洪，韋健江.鋼管貝雷梁柱式支架在高墩大跨現(xiàn)澆箱梁施工中的運(yùn)用[J].公路，2005，(10):10-16.

Calculation and analysis of the cast-in-place concrete box girder pier-beam support

KE Peng

(China Merchants Chongqing Communications Technology Research & Design Institute Co.,Ltd., Chongqing 400067,China)

Abstract:According to the analysis of the calculation of cast-in-situ box girder pier-beam support engineering examples, introduces the support design, and to the support of the template, bailey truss, steel tube column and foundation structure strength, stiffness and stability checking computation, through the analysis of the parameters are in line with regulatory requirements, can provide a reference for similar bridge calculation.

Keywords:cast-in-place box girder;holder;design; calculate

中圖分類號(hào)：U442

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2016)01-0068-02

作者簡(jiǎn)介：柯鵬(1989-)，男，重慶人，從事橋梁設(shè)計(jì)檢測(cè)。

收稿日期：2015-10-07