連續梁橋0#塊鋼管立柱托架設計

周曼玲，王常峰，舒 康

（煙臺大學，山東 煙臺 2 64005）

連續梁橋0#塊鋼管立柱托架設計

周曼玲，王常峰，舒 康

（煙臺大學，山東 煙臺 2 64005）

托架和鋼管立柱是橋梁0#塊施工中常用的臨時結構，結合某橋梁的0#塊施工實際，設計了將托架與鋼管立柱相結合的臨時結構方案，并建立有限元整體模型分析其受力情況，分析結果表明結構可以滿足施工要求。分析發現該結構優點明顯，能夠很好地解決一些特殊的施工要求，擁有很廣泛的使用前景。

0#塊；鋼管立柱托架；施工方案；設計

0 引 言

隨著預應力連續梁橋懸澆施工方案的廣泛使用，0#塊的澆筑成為橋梁上部結構施工的基礎與關鍵[1-8]。當今最常用的0#塊施工方案有鋼管立柱支架體系、滿堂支架體系和托架體系，但是任何一種施工方案均有其適用范圍，每種施工方案的選擇也需要綜合考慮安全及成本問題。于是當受到施工環境限制，不易采用簡單的滿堂支架和鋼管立柱支架的施工方案，而單純的托架體系也難以勝任時，這就需要思考選用一種新的支架形式來完成施工。本文結合河山店跨同三高速72 m+128 m+ 72 m連續梁橋的工程實際，介紹了鋼管立柱支架的設計，并分析了該支架結構的使用前景。

1 工程概況

河山店跨同三高速特大橋全長273.7 m，計算跨度72 m+128 m+72 m梁底按二次拋物線變化。梁體為單箱單室、直腹板、變高度變截面結構。箱梁頂寬12.8 m，箱梁底寬7.0 m。0#塊節段長18.0 m，截面中支點梁高9.6 m，節段體積826.95，節段全重2150.07 t，采用懸澆施工。

橋墩頂部墊石到墩邊距離不能滿足臨時固結支座的澆筑，需在橋墩順橋梁兩側支起臨時支座墩。0#塊的重量與跨度都比較大，對臨時支架的選擇非常的嚴格，在橋墩上設置托架很難勝任0#塊的澆筑，而墩臺上剩余空間不能合理的搭設鋼管立柱支架及碗扣支架，于是選擇在臨時支座墩上設置托架的臨時結構施工方案。

2 鋼管立柱托架設計

0#塊臨時結構采用鋼管柱加托架，主受力結構為1 200 mm×15 mm鋼管立柱（填充C55微膨脹混凝土），托架焊接在鋼管柱上，鋼管柱距墩中心距為5.9 m。托架距截面中心線的距離為2.9 m?？v向分配工字鋼采用I12.6a，底板下布8跟，間距為0.6 m，對稱布置；每側腹板下布置4根，間距0.3 m；翼緣板下布置3根，最內側工字鋼與腹板下工字鋼間距0.9 m，翼緣板下工字鋼之間間距為1.2 m。主受力橫梁采用I45a，布置間距為0.8 m，鋼管柱兩側的間距為1.35 m，托架水平桿與斜桿均采用2I45b，見圖1。

圖1 鋼管立柱托架結構圖（單位：cm）

3 鋼管立柱托架驗算

0#塊混凝土一次性澆筑完成，計算時混凝土重量按完全澆筑后支架承載的荷載驗算。

施工活載考慮如下因素：（1）施工人員、施工料具、運輸荷載，按2.0計；（2）水平模板的混凝土振搗荷載，按2.0計；（3）傾倒混凝土沖擊荷載，按2.0計。計算采用ANSYS軟件進行計算，根據截面特點，采用梁單元荷載計算，根據鋼結構設計規范，荷載組合系數均取1.0。

3.1 縱向分配工字鋼荷載分析

腹板及底板下縱向分配工字鋼布置間距均為0.3 m，翼緣板下縱向工字鋼間距按1.2 m計算，每根工字鋼平均承擔其范圍內梁體自重（縱向）及活載和模板等重。其中活載及模板荷載范圍按照腹板下1.1m，底板下4.2m翼緣板板下2.9m。則各位置的縱向分配工字鋼承擔的線荷載情況見表1。

表1 縱向分配工字鋼承擔的線荷載

計算時可將縱向分配工字鋼簡化為三跨連續梁進行計算，縱向分配工字鋼（I12.6a）的計算結果見表2。結果顯示縱向分配工字鋼的最大應力、最大剪力及剛度均滿足規范要求。

表2 縱向分配工字鋼計算結果

橫向工字鋼最外側受到的傳遞荷載主要是施工活載，安全起見，傳遞荷載按翼緣板下分配工字鋼的一半取值，根據比例計算得，橫向工字鋼最外側受到的傳遞荷載為14.84 kN。

3.2 托架檢算

采用ANSYS有限元軟件建立托架的整體模型計算，見圖2。

3.3 托架模型計算結果

圖2 托架整體計算圖

托架整體模型計算結果見圖3。

由托架整體模型計算結果可知：托架最大豎向位移為5.355 mm，小于允許值3 500/400=8.75 mm，剛度滿足要求；托架整體模型最大拉應力為155.40 MPa，最大壓應力為1 60.41 MPa小于允許應力1.3[σ]=188.5 MPa（臨時結構允許應力可以擴大1.3倍）。由以上結果可知，托架整體強度滿足要求。

根據計算可知，設計的托架可以承受0#塊澆筑時的施工荷載。臨時支座墩不僅要支撐托架，承受托架的傳遞荷載，同時還要承擔整座橋梁施工時的荷載變化以及因節段澆注差、掛籃移動不同步、梁體自重不均勻、風荷載、掛籃空載墜落等帶來的不平衡力矩。這就要求鋼管立柱與橋墩以及鋼管立柱與鋼管立柱之間擁有可靠的連接來增加穩定性，即鋼管立柱需同時滿足承載力與穩定性要求。

4 使用前景

河山店跨同三高速連續梁橋的臨時結構方案充分的利用了鋼管立柱臨時支座墩，不需要另設立新的臨時結構支撐體系，降低了施工成本；同時選擇橋墩外的支撐體系使0#塊懸臂長度減小，降低了臨時結構設計的難度。

鋼管立柱托架體系結合了剛管立柱與托架的共同特點，能夠在減少支撐體系的情況下擴大體系的承載范圍。這種臨時結構形式不僅適用于0#塊的施工階段，在受施工環境限制（需要跨越既有線路、河道以及管線等），需要有較大臨時支撐跨度的施工中也能充分發揮其優點。采用鋼管立柱托架的臨時結構體系，在不破壞原有線路的情況下，可以有效的降低托架上方臨時結構的作用力，有利于結構材料的選擇，增大了臨時結構的使用跨度的同時降低了設計的難度，見圖4。值得注意的是，因為支撐的跨度較大工況復雜、施工荷載也比較大，這就對鋼管立柱托架的承載力與穩定性提出了嚴格的要求。設計時應采用較大的鋼管立柱和必要的橫向連接，以滿足臨時結構的承載力與整體穩定性要求。

圖3 托架整體模型計算結果

圖4 鋼管立柱托架跨線示意圖

5 結 語

筆者以河山店跨同三高速72 m+128 m+72 m連續梁橋0#塊臨時結構為例，介紹了鋼管立柱托架的設計的設計方案，通過計算確定了該結構能夠滿足0#塊的施工要求。文章還分析了鋼管立柱托架結構的適用范圍及需要注意的問題。具體表現如下：

（1）采用鋼管立柱作為臨時支座墩的橋梁，在進行0#塊施工時可選擇在鋼管立柱上焊接托架的臨時結構方案，這樣不僅可以發揮托架構件輕巧、受力明確、費用低等優點，也能夠充分利用已有支撐體系，降低施工成本。

（2）受施工環境限制，需要采用較大跨度的臨時結構施工方案時，采用鋼管立柱托架能夠有效的降低托架上方臨時結構的作用力，有利于結構材料的選擇，增大結構的使用跨度的同時降低了設計的難度，使用前景非常廣泛。

（3）采用鋼管立柱托架時，需要非常注重結構的承載力及穩定性。建議選擇較大的支撐體系并且采用適當的橫向連接，以增加結構的局部及整體穩定性。

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U448.21

B

1009-7716（2017）01-0071-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.020

2016-11-02

周曼玲（1991-），女，山東濰坊人，在讀研究生，從事橋梁與隧道工程研究工作。