現澆混凝土箱梁墩梁式支架計算分析

柯　鵬

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶　400067)

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現澆混凝土箱梁墩梁式支架計算分析

柯鵬

(招商局重慶交通科研設計院有限公司，重慶400067)

摘要：根據現澆箱梁墩梁式支架的計算分析工程實例，介紹了支架的設計，并對支架的模板、貝雷桁片、鋼管立柱和基礎等結構進行強度、剛度和穩定性的驗算，通過分析各參數均符合規范要求，可為同類橋梁支架計算提供參考。

關鍵詞：現澆箱梁；支架；設計；計算

1工程概況

重慶市軌道交通十號線工程中央公園西站至悅來站區間高架橋為預應力混凝土連續箱梁，其中D06～D07#墩橋梁采用墩梁式支架現澆施工。本跨橋梁長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支架的基本設計

支架結構自上而下布置為：竹膠板、小楞、大楞、貝雷桁片、主橫梁、鋼管立柱和基礎等。支架孔跨布置為(14.9+14.9) m，貝雷桁片為單層加強型，橫向布置為(2×0.9+6×0.45+2×0.9+6×0.45+2×0.9) m，共計19片。鋼管立柱為φ630×10 mm螺旋鋼管，鋼管立柱每排設置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根置于承臺混凝土上，剩余兩個置于兩側的擴大基礎上；中間排鋼管立柱采用條形基礎。邊立柱頂設置2I40a主橫梁，中立柱頂設置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橫向設置(100×100) mm方木，最后鋪20 mm厚竹膠板。

3計算方法及模型建立

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)采用極限狀態法計算；貝雷桁片以下部分(即貝雷桁片、主橫梁、鋼管立柱和基礎等)采用容許應力法計算，利用Midas有限元軟件，建立支架三維有限元模型。

支架構件的設計強度按現行國家標準進行取值。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、施工人員機具荷載q4、混凝土振搗荷載q5和風荷載q6等，其大小根據規范取值。

支架強度計算組合：q=q1+q2+q3+q4+q5+q6

支架剛度計算組合：q=q1+q2+q3+q4

4數據處理及計算分析

4.1竹膠板

竹膠板層數為5層，厚度為20 mm，力學性能指標為：fm=35 MPa，E=9 898 MPa。

腹板底部竹膠板受力最大，按三跨連續梁進行計算，則每延米寬竹膠板受力

4.2小楞

方木小楞規格為(100×100) mm，材料類型按TC-13B類木材并考慮露天條件、設計使用年限、濕材等條件進行調整，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，按三跨連續梁進行計算。

4.3大楞

方木大楞的規格、力學參數與方木小楞相同；型鋼大楞采用Q235B材質的I12型鋼。腹板處方木大楞受力最大，按三跨連續梁進行計算；底板處型鋼大楞按簡支梁進行計算。

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的荷載計算，則單根立桿所承受的軸向力設計最大值。

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有限元軟件計算分析。計算結果見表1。

表1　貝雷桁片內力表

由表1可知，貝雷桁片各桿件內力值均滿足要求。

根據位移計算結果可知，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Midas計算結果，鋼管立柱最大軸力N=1 289.4 kN。

鋼管立柱穩定性計算中，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，滿足規范要求。

4.8基礎

根據Midas計算結果，支架兩端擴大基礎鋼管

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°擴散到基底后寬度大于基礎寬度，因此僅按基礎底面尺寸作為計算面積；基礎位置砂質泥巖基本容許承載力取[σ]=500 kPa。

擴大基礎基底應力

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

條形基礎基底應力

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支架整體穩定性

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

由計算結果知，在整體穩定性分析時，支架的一階穩定系數為，滿足規范要求。

5結語

根據現澆混凝土箱梁墩梁式支架的工程設計，采用了容許應力法和極限狀態法分別進行計算，并利用Midas有限元軟件進行建模分析，提取具體結果值，驗證了支架的安全性，可為同類現澆箱梁支架設計計算提供參考。

參考文獻：

[1]王艷.淺談現澆箱梁施工支架設計[J].中國新技術新產品，2012，(6):104-105.

[2]曾朝斌.現澆連續箱梁滿堂支架方案設計計算方法的探討研究[J].水電施工技術，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澆箱梁施工中的運用[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：U442

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0068-02

作者簡介：柯鵬(1989-)，男，重慶人，從事橋梁設計檢測。

收稿日期：2015-10-07