朝陽溝水庫特大橋現澆段支架驗算分析

崔 海 龍

(中建交通建設集團有限公司，北京 100142)

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朝陽溝水庫特大橋現澆段支架驗算分析

崔 海 龍

(中建交通建設集團有限公司，北京 100142)

結合朝陽溝水庫特大橋的工程概況，分別采用解析方法與有限單元法，對現澆段支架進行了計算，并將兩者的計算結果進行了對比，結果表明支架的承載力能夠滿足安全要求。

現澆段支架，解析法，有限元法

1 工程概況

朝陽溝水庫特大橋位于河南省鄭州—登封快速通道改建工程朝陽溝水庫北，跨越水庫。其跨徑組成：58+118+188+108=472 m，全長為484.8 m。采用雙薄壁實心橋墩與主梁及主塔固結，墩頂設盆式支座。現澆段鋼管支架采用φ820×15 mm鋼管；剪刀撐及橫撐采用φ630×10 mm鋼管最長樁長為21.26 m。現澆段，P2，P3墩鋼管支架連接焊縫均為hf=6 mm連接角焊縫，現澆段鋼管支架從上到下分別為d=20 mm竹模板、10 cm×10 cm方木、Ⅰ28b橫向分配梁、貝雷架、Ⅰ50c承重梁、柱頭鋼板、φ820×15 mm鋼管樁。

具體的鋼管支架布置圖如圖1，圖2所示。

2 現澆支架驗算——解析法

2.1 支架荷載組合

1)強度的荷載組合：1.2恒載+1.4活載；2)剛度的荷載組合：1.0恒載。

2.2 木枋受力驗算

1)縱向方木的強度驗算。

σmax=Mmax/W=(ql2/8)/W=(17.278×0.32/8)/

(1.67×10-4)=1.164 MPa

V=ql/2=17.278×0.3/2=2.592 kN。

τmax=1.5V/A=1.5×2.592/(0.1×0.1)=

0.389 MPa

2)縱向方木剛度驗算。

q2′=1.0×(q梁+q方木)+1.0×1.729=1.0×

(11.965+0.416)+1.0×1.729=14.11 kN/m。

wmax=5q2′l4/(384EI)=5×14.110×0.34/(384×9 000×

1 000×8.33×10-6)=1.99×10-5m<0.75 mm。

滿足要求。

3)方木下28b工字鋼墊梁驗算。

按照單根墊梁上作用荷載計算，方木下28b工字鋼墊梁的計算跨度設為0.9 m(中心間距)。

Mmax=2.65 kN·m。

σmax=Mmax/W=2.65/(5.344×10-4)=4.95 MPa

V=(5p3+q3l)/2=(5×4.950+0.433×0.9)/2=12.570 kN。

wmax=0.02mm<2.25mm。

方木下28b工字鋼墊梁強度和剛度滿足要求。

4)貝雷梁下50c工字鋼分配梁。

取單根分配梁作為計算單元，分配梁采用50c工字鋼，按照單根墊梁上作用荷載計算，貝雷梁下50c工字鋼分配梁計算跨度設為3.150m(中心間距)。

Mmax=47.820kN·m。

σmax=Mmax/W=47.820/(2.025 6×10-3)。

V=(3p4+q4l)/2=(3×31.792+1.067×3.150)/2=49.369kN。

貝雷梁下50c工字鋼分配梁強度和剛度滿足要求。

2.3φ820×15mm鋼管支架受力計算

鋼管立柱長度為21.273m，截面特征為：A=3.792×10-2m2；I=3.074×10-3m4。P1側鋼管總數為117根。

作用在單根鋼管支架的荷載：

P=[1.2×(24 402.95kN+

34 313.00kN)+1.4×4 959.444]/117=661.559kN。

截面最小回轉半徑：

桿件長細比：

屬于小柔度桿。

1)φ820×15 mm鋼管支架強度驗算：

σ=P/A=661.559/(3.792×10-2)=17.446 MPa

2)φ820×15 mm鋼管支架穩定性驗算：

σa=P/(φA)=661.559/(0.915×

3.792×10-2)=19.067 MPa

計算結果滿足要求。

3 現澆支架驗算——有限單元法

3.1 MIDAS/Civil模型的建立

建立的現澆段鋼管支架MIDAS/Civil有限元模型現澆段鋼管支架有限元模型共用45 747個節點，54 532個單元，除底模板采用板單元以外，其他構件均采用一般梁單元(如圖3所示)。

3.2 MIDAS/Civil計算結果

厚度20 mm竹模板、10 cm×10 cm方木、28b工字鋼橫向分配梁、貝雷架各主要部件、50c工字鋼分配梁以及φ820×15 mm鋼管樁支架立桿各受力情況如圖4，圖5所示。

有限元模型鋼管支架計算的立桿軸力、應力云圖如圖6，圖7所示。

4 現澆支架驗算兩種方法計算結果對比

解析法與有限元法驗算結果對比如表1所示。

表1 兩種方法計算結果對比 MPa

由表1可知，解析法和有限元法的計算結果比較接近，均小于容許值，滿足要求。

5 結語

本文結合一座采用滿堂式支架施工的橋梁邊跨現澆段，通過兩種不同方法對支架進行了驗算分析，解析法和有限元法兩種方法比較接近，結果表明支架的承載力能夠滿足安全要求。為確保施工安全，需進行支架預壓試驗。

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[3] 王福亮.施工中現澆連續箱梁臨時支架計算及驗算實例[J].城市道橋與防洪,2016(8):202-204.

[4] 李濟川.連續箱梁支架計算書[J].山西建筑,2013，39(25):180-182.

The checking calculation analysis on super large bridge cast-in-place section support of Chaoyang Ditch Reservoir

Cui Hailong

(ChinaConstructionTransportationConstructionGroupLimitedCompany,Beijing100142,China)

Combining with the engineering general situation of super large bridge of Chaoyanggou Reservoir Bridge,this paper respectively adopted analytical method and finite element method made calculation to cast-in-place support,and compared the both calculation results,the results showed that the support bearing capacity could meet the safety requirements.

cast-in-place support,analytical method,finite element method

1009-6825(2016)29-0185-02

2016-08-04

崔海龍(1982- )，男，工程師

U448.21

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