大懸臂蓋梁無落地支架力學驗算分析

游榮灼

【摘? 要】我國大城市交通發(fā)展方向多為架設高架橋，城市交通已然趨于飽和狀態(tài)，高架橋施工勢必會對原有道路交通影響較大，高架橋施工如何最大程度地減少對城市交通的影響，是我們今后思考的方向。無落地支架作為城市跨線橋蓋梁施工的一種常用支撐體系，能充分發(fā)揮其力學傳導作用，同時也能最大程度地保證下方輔路車輛通行，因其具備施工便捷、成本較低、支撐效果較好、支架拆除便利等優(yōu)點被廣泛使用。

【Abstract】Most of the development directions of transportation in large cities in China are erecting viaducts. Urban traffic has already become saturated. The construction of viaducts will inevitably have a greater impact on the original road traffic. How to minimize the impact of viaduct construction on urban traffic is our future thinking direction. As a common support system for the construction of the cover beams of urban cross-line bridges， the no-floor support can fully exert its mechanical transmission function， and at the same time， it can also ensure the traffic of the auxiliary roads below to the greatest extent. It is widely used because of its advantages of convenient construction， low cost， good supporting effect and convenient dismantling of supports.

【關鍵詞】高架橋;大懸臂蓋梁;無落地支架;驗算

【Keywords】 viaduct; large cantilever cover beam; no-floor support; calculation

【中圖分類號】 U442? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）02-0194-03

1 引言

隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市建設速度也快速提升，為了減少城市交通網(wǎng)絡的相互干擾，高架橋的應用越來越多。現(xiàn)階段，高架橋的建設多數(shù)要占用城市原有干道，如何在城市高架橋建設過程中最大程度地減少對原道路車流的影響，給建設者們提出了更高的要求。本文依托G318滬青平公路嘉松公路跨線橋新建工程對高架橋建設過程中無落地支架作了簡要的力學驗算分析，旨在為今后同類型工程的施工提供一點參考。

2 工程概況

G318滬青平公路嘉松公路跨線橋新建工程，西起許涇河，東至方南路以西約180m處，與G318現(xiàn)已完成4拓6改建的道路斷面相銜接，工程全長約1500m。

該工程建設規(guī)模為雙向6車道，標準橫斷面按規(guī)劃實施，設置非機動車道和人行道。橋梁主體工程包括新建一座跨線橋，橋梁全長730.5m。

該工程共有蓋梁20榀，蓋梁均采用C50預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如表1所示。

3 支架結(jié)構(gòu)組成

無落地支架結(jié)構(gòu)主要由銷棒、牛腿、沙箱、主梁、次梁五部分組成，銷棒穿過立柱，沙箱與主梁和牛腿預留孔洞通過高強螺栓連接在一起，銷棒、牛腿通過高強螺栓連接在一起[1]。主梁擱置在砂箱上，主梁上布置分配次梁。無落地支架斷面如圖1所示。

4 材料力學性能

考慮到工程中鋼材的通用性而采用比較常用的I20a工字鋼作為縱向分布梁，以間距50cm在橫向主梁上布設，采用Q235材質(zhì)。

橫向主梁采用HN1008*302*21/40 H型鋼，立柱兩側(cè)各布置一根橫向主梁，采用Q235B材質(zhì)。

加勁肋板采用16mm鋼板，吊耳采用20mm鋼板，牛腿采用30mm鋼板，采用Q235B材質(zhì)。

5 計算荷載取值

5.1 荷載標準值

①蓋梁鋼筋混凝土荷載分布如圖2所示。

橫向計算荷載取：140kN/m;縱向計算荷載取58kN/m。

②底模（包括竹膠板、木方、三角托架）結(jié)構(gòu)自重取值：1.5kN/m2。

③分配梁（20工字鋼/50cm一道/6m長/27.9kg/m）自重：

q=6×27.9×1/0.5×10/1=3.3kN/m。

④主梁自重：q=342.63×10=3.43kN/m。

⑤側(cè)模自重：8kN/m。

⑥人機料荷載：1.5kN/m2，q=1.5×2=3kN/m。

⑦圍擋自重：q=0.5kN/m。

⑧振搗、其他動載：2kN/m2，q=2×1.4=2.8kN/m。

5.2 荷載組合

強度計算時為荷載組合Ⅰ：①模板、支架、圍擋自重+②新澆筑混凝土、鋼筋、預應力筋或其他圬工結(jié)構(gòu)物的重力+③施工人員及施工設備、施工材料等荷載+④振搗混凝土時產(chǎn)生的振動荷載。

剛度計算時為荷載組合Ⅱ：①模板、支架、圍擋自重+②新澆筑混凝土、鋼筋、預應力筋或其他圬工結(jié)構(gòu)物的重力。

5.3 荷載計算分項系數(shù)

5.4 荷載取值要求

參照路橋施工計算手冊（ISBN7-114-03855-0）驗算支架的剛度時，梁式構(gòu)件跨中最大變形值允許值為L/400（L為跨徑），懸臂端最大變形值允許值為L/250（L為懸臂長度）。

6 支架驗算

6.1 分配梁驗算

縱向分配梁采用I20a工字鋼，材質(zhì)為Q235，工字鋼布置在墩柱兩側(cè)的橫向主梁上，工字鋼間距0.5m，支點間距為2.2m，長6m，計算模型如圖3所示。

①應力：計算所得縱向分配梁最大組合應力為79.1MPa，小于允許應力[σ]=205MPa。

②剪應力：計算所得縱向分配梁最大剪應力為24.4MPa，小于允許應力[σ]=125MPa。

③變形：計算所得縱向分配梁跨中撓度為2.5mm，小于規(guī)范要求L/400=2200/400=5.5mm。

6.2 主梁驗算

雙柱式蓋梁長度為17m，按蓋梁高度2.2m計算，計算模型如圖7所示。

主梁剛度、強度結(jié)果如下：

計算得主梁最大應力120.7MPa，小于允許應力[σ]=205MPa。

最大剪應力24.7MPa，小于[σ]=125MPa。

最大變形24.1mm，小于L/250=6400/250=25.6mm。

最大支座反力675kN。

6.3 砂箱驗算

砂箱的結(jié)構(gòu)布置圖如圖12所示。

壓應力=675000/550/260=4.72MPa<10MPa。

按照《路橋施工計算手冊》，砂容許承壓力可取10MPa，如將其預壓，可達30MPa。

頂芯鋼板厚度20mm，按受剪構(gòu)件計算，其剪應力計算如下：

剪應力=675000/20/2/（504+214）=23.5MPa<205MPa。

由上可知，砂箱各項驗算滿足要求。

6.4 牛腿、銷棒驗算

牛腿采用30mm鋼板，材質(zhì)為Q345B，鋼板采用焊縫連接，雙面焊，焊腳高度取10mm。牛腿的結(jié)構(gòu)布置圖如圖13所示。

牛腿受力取橫向主梁反力即可，集中荷載距離立柱邊0.2m。則作用于牛腿根部的彎矩為M=675×0.2=135kN·m。

彎曲應力=1.35×108/1.2/10000000=11.3MPa<345MPa

剪應力=6.75×105/60/490=23MPa<205MPa

=160MPa

角焊縫，hf=10mm，

675000/0.7/4/10/470=51.3MPa<160MPa，

焊縫強度51.3MPa<160MPa，滿足要求。

銷棒及耳板。每個牛腿對應2根銷棒，單根銷棒受剪力為675/（2×0.7）=482kN，距立柱邊緣0.03m。

銷棒采用80mm30CrMnTi高強鋼棒。

①銷軸孔凈截面的抗拉強度按下式驗算：

482000/60/80=100.4MPa<345MPa

耳板銷軸孔凈截面的抗拉強度驗算時，應力為100.4MPa，滿足強度要求。

②耳板抗剪強度按下式驗算：

482000/2/30/460=17.5MPa<160MPa

耳板抗剪強度驗算時，應力為17.5MPa，滿足強度要求。

7 結(jié)語

G318跨線橋項目高架橋梁采用無落地支架施工，既解決了施工場地狹窄問題，又減少了施工對社會交通的影響，同時該工藝也最大程度地減少了施工成本，加快了施工進度。無論是銷棒、牛腿的安裝，還是主梁、次梁安裝，其機械化程度相對其他工藝有較大的提升。通過本文對無落地支架的驗算分析，旨在總結(jié)經(jīng)驗，為今后類似工程提供施工參考。

【參考文獻】

【1】周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.