彭湖高速特大橋現澆支架的受力計算及穩定性分析

黃夏雨

（南昌鐵路勘測設計院有限責任公司，南昌330000）

1 工程概況

彭湖高速特大橋35#～38#橋墩間采用40m+56m+40m 連續梁結構形式。連續梁梁部采用單箱單室，箱梁頂寬11.9～12.5m，底寬5.74m，翼緣板寬2.90m；箱梁跨中梁高2.8m，根部梁高4.4m,邊支點中心線至梁端0.6m。一側A9 梁段混凝土合計約126.2m3。

2 主橋總體施工方案

根據設計單位提供的施工設計說明及主橋箱梁梁部施工順序圖的要求，主橋梁體施工采用懸臂灌注法施工，墩頂梁段分別在各墩頂灌注，其余各梁段（除A9 外）采用活動掛籃懸臂灌注，A9 梁段采用支架現澆。本方案針對A9 梁段現澆細化為采用搭設碗扣式腳手架的方法澆注連續梁混凝土，計算荷載按連續梁混凝土全斷面一次澆筑。

3 模型計算

使用Midas Civil 有限元軟件建立空間模型，對滿堂腳手架采用空間梁單元進行模擬，考慮支架及梁體側模風荷載的影響，驗算滿堂腳手架整體的強度、剛度及穩定性。

3.1 支架自重（G1）

由程序自動加載(自重系數1.3)。

3.2 支架上作用荷載（G2）

支架上作用荷載包括：（1）待澆注梁體自重q1（混凝土重度γ=26.0kN/m3）；（2）模板系統重q2；（3）施工人、機具重q3；（4）規范允許內結構超方重量4；（5）混凝土振搗重量q5[2]。

根據《九景衢鐵路彭湖高速公路特大橋邊跨A9 梁段現澆支架設計計算單》第3.2 節可得出各梁段A1～A3 區域立桿豎向荷載分布情況，統計如表1 所示。

表1 各梁段A1～A3 區域立桿豎向荷載分布情況kN

3.3 風荷載（G3）

橫向基本風壓按p=0.5kPa 選取。

計算時，梁部模板系統所受風荷載為P1=11.6×2.8×0.5=16.24kN，以集中力的形式平均作用在沿縱橋向立桿頂節點上g=1/17=0.96kN（其中，g 為立桿頂節點平均作用力；17 為縱橋向立桿頂節點數）。

實際施工過程中，支架系統可能設置其他措施導致支架系統不透風，計算時風荷載按不透風墻考慮[3～5]，所受風荷載P=9.6×12×0.5=57.6kN，則不透風一面支架風荷載集度q6=0.2kN/m。

4 支架計算分析

4.1 內力及位移計算

利用有限元軟件Midas Civil 建立現澆支架計算模型，所有單元均采用梁單元。模型共3 520 個節點，12 834 個單元，腳手架立桿底邊界條件均采用鉸接。Midas Civil 計算模型如圖1 所示。

4.2 計算結果

4.2.1 強度

在工況一（荷載組合：荷載G1+荷載G2+荷載G3）作用下，支架系統最大組合應力為82.64MPa，小于205MPa，受力滿足要求。結構應力圖如圖2 所示。

圖2 支架應力圖

4.2.2 位移

在工況二（荷載組合：荷載G1+荷載q1+荷載q2）作用下，支架系統最大組合位移（Z 方向位移，腳手架計算長度為1.2m）為2.95mm ＜1 200/400=3.0mm，剛度滿足要求。位移圖如圖3 所示。

4.2.3 整體穩定計算（屈曲分析）

在工況一（荷載組合：荷載G1+荷載G2+荷載G3）作用下，對支架系統進行屈曲穩定分析，分析模態圖如圖4～圖6 所示。

由圖4～圖6 可知，一階至三階模態臨界荷載系數λ 最小值為10.06，大于4，故支架系統滿足整體穩定要求。

圖4 一階模態分析圖

圖6 三階模態分析圖

5 結語

綜上所述，滿堂腳手架結構各項指標均滿足現行規范的相關要求，結構安全可靠，本文結合工程實例，對滿堂支架計算與設計進行一定程度的剖析和探討，滿堂支架現澆施工工藝有運用范圍廣、操作簡單、技術成熟等特點，但在實際項目中必須進行相應的結構驗算，以保障施工過程中的安全。