架橋機通過系桿拱橋現澆支架計算分析

李 頤

（中鐵十八局集團隧道工程有限公司，重慶 400700）

1 工程概況

某鐵路系桿拱橋計算跨徑71.5m，系梁采用單箱三室預應力C50 混凝土結構，截面高2.5m ；拱肋為鋼管混凝土結構，拱肋鋼管采用φ1 200×20mm，內灌C50 混凝土；兩側拱肋采用一道橫撐和兩道K 撐連接（上下都有），橫撐φ850mm，斜撐φ700mm。

圖1 現澆支架布置

該大橋跨某高速公路，系梁采用支架現澆，支架設計從上到下依次為：12mm 厚竹膠板，模板下鋪8.5×8.5cm 方木，腹板下間距17cm，底板下間距25.5cm，方木下鋪橫向工字鋼I16，間距75cm ；工字鋼下為貝雷梁，貝雷梁下為φ406 鋼管（如圖1 所示）。

因施工滯后，為不影響架梁工期和通車時間，要求在拱肋施工完成后、吊桿未安裝前，通過TJ65 架橋機和運梁車[1]。根據系桿拱的結構及受力特點，若吊桿未安裝，則運架荷載還要系梁下面的支架承受，因支架設計時沒考慮此項荷載，必須對支架進行驗算，根據計算結果對支架相應部位進行加固，以保證結構安全[2]。

2 架橋機荷載

圖2 架橋機過現澆支架計算

圖3 鋼管柱應力分布

TJ65 架橋機和運梁車均要在拱橋施工完成前通過系梁現澆支架。由于架橋機荷載較大[3]，所以只驗算架橋機通過支架的安全性。

TJ65 架橋機自重255 噸，前后共9 個軸，每個軸重280kN。考慮梁上有道砟鋼軌以及系梁分配作用，轉化為均布荷載，后方共4 軸、長5m、寬2m、均布載112kN/m ；前方共5 軸、長5.5m、寬2m，均布載128kN/m。兩均布載間距15m。荷載以均布載的形式加到頂板板單元上[4]。

3 現澆支架驗算

采用大型有限元軟件MIDAS 進行計算。對預應力箱梁采用板單元模擬，貝雷梁及其他支架桿件采用梁單元模擬[5]（如圖2 所示）。

3.1 鋼管柱受力分析結果

鋼管柱為貝雷梁下的支撐結構，采用直徑406mm、壁厚10mm 的鋼管（應力結果見圖3）。可知最大應力152MPa，應力較大。為確保安全，在架橋機走行軌道線路下進行加固，增加兩根鋼管樁（每個軌道下一根）[6]。

3.2 貝雷梁下雙工字鋼（I40）橫梁受力

由圖4 可知，雙工字鋼橫梁最大正應力175MPa，最大剪應力124MPa，應力偏大。為確保結構安全，在工字鋼側面貼焊10mm 厚鋼板，以確保結構安全[7]。

3.3 貝雷梁弦桿應力分布

由圖5 可知，貝雷梁弦桿最大正應力達到593MPa，最大應力出現在下弦桿與工字鋼相交處。此處無腹桿且應力分布長度較短。其原因一是計算時簡化不當出現應力集中現象；二是支撐處位于貝雷梁節間而不是節點上。為保證加固可靠，此處應采用增加豎桿的方式，以降低應力，加固豎桿可采用雙槽鋼10 號，最好用型鋼做矩形框架進行加固[8]。本支架弦桿兩側均須加固以保安全。

通過分析發現，剪應力與正應力均存在同樣問題，都應采用豎桿進行加固，以降低此處應力。

圖4 雙工字鋼橫梁應力

圖5 貝雷梁弦桿應力

圖6 貝雷梁豎桿應力

圖7 貝雷梁支架變形

3.4 貝雷梁豎桿應力分布

由圖6 可知，局部豎桿應力達到539MPa，但大部分桿件應力均較小，可對相應桿件加固以保證安全。豎桿加固采用在原豎桿側向加10 號槽鋼，和上下弦桿間磨光頂緊，并和原豎桿用扣件連接[9]。貝雷梁豎桿剪應力滿足要求。

3.5 支架變形

由圖7 可知，貝雷梁支架的最大豎向變形值為10mm，滿足要求。

3.6 支墩基礎計算

一個條基上最大支墩所有支反力的和為999噸，根據圖紙條基長18m，寬2m，條基面積18×2=36m2，每平方米受力999/36=27.8t，要求基礎承載能力不小于300kPa。考慮支架搭設在已通車數年的高速公路上，其承載力滿足要求，為確保條基下地基土的承載能力，要求復核條基實際尺寸及地基土承載力[10]。根據條基尺寸及鋼管柱布置，滿足傳力要求。

4 結論

（1）TJ165 架橋機通過現澆支架時，大部分桿件受力滿足要求。（2）各斜向支墩墩頂處因支撐點未在貝雷梁節點上，受力較大，應加豎桿以改善此處的受力情況，確保受力安全。（3）支墩頂部貝雷梁之間的橫向連接（雙工字鋼橫撐）應加強。（4）架橋機通過時應緩慢進行，注意觀測支架變形，尤其是各斜向支墩墩頂處貝雷梁變形，變形過大時應停止通過，確保安全。

該橋已于2015 年10 月建成通車，通過采用上述計算方法及加固措施，保證了結構的受力安全，同時保證了架梁3 個月的工期，取得了較大的經濟和社會效益。