特大連續梁橋0#塊支架設計與計算

胡細根

（中鐵十八局集團第五工程有限公司 天津 100855）

1 引言

隨著我國交通基礎設施的迅猛發展，公路、鐵路以及市政交通路網的越來越密，而橋梁工程作為跨越路線障礙的通道，在整個交通路網中扮演著舉足輕重的角色。從起初的鋼筋混凝土梁橋發展到預應力混凝土梁橋，滿足了現如今橋梁的大跨徑、耐久性好、經濟、安全等需求。其中預應力混凝土連續梁具備主梁剛度大、跨越能力強、變形小、受力合理等眾多優點，已成為常見的一種橋型[1-4]。

橋梁施工中，往往都會用到鋼結構支架作為橋梁施工的臨時結構工作平臺，由于很多現場施工單位對橋梁結構認知不清，完全憑借以往經驗對橋梁的臨時結構進行設計、施工。因而往往造成臨時結構的設計不合理，結構垮塌等問題，因此，橋梁施工過程中，大臨結構的設計及計算分析顯得尤為重要[5-8]。主墩0#塊支架常見的形式有托架與落地鋼管柱支架兩種形式，托架形式的支架能夠節省材料，但有時傳力不明確，對主墩既有結構造成破壞。而落地鋼管柱支架傳力明確，整體穩定性較好，但是用材較多。而整個主墩支架的設計往往需要結合本工程項目的特點，從經濟、合理、安全、可靠等角度綜合考慮主墩0#塊結構的支架形式[9,10]。

2 工程概況及支架設計

本項目某特大橋位三跨變高度預應力混凝土連續梁，其計算跨徑為（50+85+50）m，橋寬13.15m，主梁為單箱單室截面。邊跨支架現澆直線段梁高2.4m，跨中處梁高為2.4m，主墩位置處梁高5m，剩余梁高按二次拋物線變化。根據本項目橋梁結構情況，0#塊長度為11m，混凝土總方量為242.5m3，梁段總重為630.5t。主墩高5.6m，由此看出，0#塊階段長，自重大，且主墩不高等特點，從安全性考慮，宜采用落地支架施工0#塊。

首先0#塊施工支架搭設需在主墩承臺上預埋4排Φ630mm(厚8mm)鋼管支架。其次，箱梁0#塊底板落地支架構成，鋼管頂部焊接75×75×1.6cm鋼板，鋼板與鋼管樁連接處焊接加勁板，在鋼管上設置砂筒與調平楔塊，鋼管上的下橫梁采用雙拼I40a工字鋼，下橫梁頂的縱向分配梁采用I36a工字鋼，縱向分配梁頂部鋪設的橫向分配梁采用I10工字鋼（間距為0.3m）。鋼管柱上方設置32mm金軋螺紋鋼筋（配合20B槽鋼）作為鋼管柱支撐的拉桿，主墩0#塊支架具體如圖1所示。

圖1 0#號塊支架布置圖/m

3 0#塊支架設計參數及材料強度

3.1 設計參數

表1 材料設計參數

3.2 材料設計強度

表2 鋼材設計強度值（N/mm2）

4 荷載取值及荷載組合

4.1 荷載類型

①模板自重；

②新澆筑混凝土自重（取26kN/m3）；

③施工荷載（人員、材料及機具等）（1.5kPa）；

④泵送混凝土沖擊荷載（2kPa）；

⑤振搗混凝土產生的荷載（2kPa）；

4.2 荷載組合

（1）強度計算：荷載組合IQ1=1.2×（①+②）+1.4×（③+④+⑤）。

（2）剛度計算：荷載組合IIQ2=1.2×（①+②）。

4.3 0#塊支架荷載計算

圖2 箱梁截面荷載劃分圖/m

連續梁0#塊支架受梯形荷載，由0#塊的主墩處截面與梁端截面組合取平均值。

根據箱梁截面荷載的劃分，0#段支架荷載的計算如表3所示。

表3 0#段支架荷載計算表

5 0#塊支架結構計算

采用有限元軟件進行建模計算分析，有限元計算模型如圖3所示。

圖3 整體模型圖

5.1 支架整體計算結果

支架整體的強度及剛度計算結果如圖4和圖5所示。

圖4 支架整體應力圖/MPa

支架最大應力σ=143MPa＜[σ]=215MPa ，強度滿足要求。支架最大位移為，剛度滿足要求。

5.2 下橫梁

下橫梁采用雙拼I40a工字鋼。見圖6。

圖6 下橫梁應力圖

下橫梁最大應力σ=106.5MPa＜[σ]=215MPa ，強度滿足要求。

5.3 縱向分配梁

縱向分配梁采用I36a工字鋼。見圖7。

圖7 縱向分配梁應力圖（MPa）

縱向分配梁最大應力σ=142.9MPa＜[σ]=215MPa ，強度滿足要求。

5.4 橫向分配梁

圖8 橫向分配梁應力圖（MPa）

橫向分配梁采用I10工字鋼。見圖8。

橫向分配梁最大應力σ=138.4MPa＜[σ]=215MPa ，強度滿足要求。

5.5 鋼管及連接系

圖9 鋼管及連接系應力圖/MPa

鋼管及連接系最大應力σ=98.4MPa＜[σ]=215MPa ，強度滿足要求。見圖9。

6 結 語

本文通過實際特大連續梁工程，結合0#塊的結構特點，節段長，自重大，且主墩不高等特點，從安全性考慮，采用落地支架施工支架并進行方案細化設計，并用有限元軟件對支架進行模擬分析，通過計算，支架整體結構的強度最大為215MPa，最大位移為7.35mm，支架整體強度、剛度均滿足要求，支架各連接桿件的強度均未超過材料容許應力限值，故整個支架的設計方式是合理、可行的。最終在本項目中的得到了較好的實踐與應用，可為今后類似工程的支架設計提供借鑒作用。