大懸臂蓋梁銷棒式不落地組合支架的優化設計及應用

張 濤，徐 建，王裕瑤，張 寧

1.上海城建市政工程（集團）有限公司，上海 201100

2.浙江建設職業技術學院，浙江 杭州 310000

1 工程概況

某主線高架墩型為預應力大懸臂雙柱式蓋梁，長度為24.8m，截面寬度為2.4～2.6m，最大懸臂長達10.05m，蓋梁離地面高達10.5m，如圖1所示。根據建設要求，蓋梁現澆施工中需要保證蓋梁下空間通暢，支架體系能夠滿足循環利用、搭建與拆除方便等要求，因此文章提出了銷棒式不落地組合支架設計方案并進行了優化比選。

圖1 24.8m雙柱式大懸臂蓋梁立面圖（單位：mm）

2 方案設計

銷棒式不落地組合支架整體設計滿足不落地、承重大、結構形式簡潔、傳力明確、方便組裝和拆卸等要求，如圖2所示。

圖2 銷棒式不落地組合支架的整體設計（單位：mm）

根據整體設計思路，前后提出了三種不同的具體設計方案，如表1所示。在三種方案中，上橫梁均采用Q235型鋼，其余構件材料均為Q235。方案2與方案1相比，在斜撐桿、豎拉桿和底橫梁連接節點上進行了優化設計，將三者的軸線盡可能匯交于同一點。方案3和方案2相比，考慮增強局部構件的穩定性，將斜撐桿、豎拉桿和底橫梁均換成面對面雙拼32a槽鋼。

表1 銷棒式不落地組合支架三種具體設計方案

3 計算分析與優化比選

支架計算各項荷載標準值（支架自重、模板壓重、蓋梁澆筑混凝土及鋼筋的重力、施工人員及施工設備、施工材料等荷載，振搗混凝土時產生的振動荷載）根據《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）進行取值。

3.1 強度、剛度和穩定性

三種支架設計方案的強度、剛度和穩定性計算結果如圖3～圖5所示。其中，強度計算結果為組合Ⅰ作用下正截面最大組合應力，剛度計算結果為組合Ⅱ作用下撓度，穩定性計算結果為組合Ⅲ作用下一階屈曲模態和臨界荷載系數。

圖3 組合Ⅰ強度計算結果（單位：MPa）

圖4 組合Ⅱ撓度計算結果（單位：mm）

圖5 組合Ⅲ穩定性一階屈曲模態計算結果

3.2 對比分析

三個支架設計方案計算結果對比如表2所示。由表2可知，三種支架體系的剛度基本相同，方案2相比方案1，穩定性提高不多，但最大應力水平降低了33MPa；方案3相比方案2，又進一步提高了穩定性，一階屈曲臨界荷載系數從3.1增加至43.1，表明穩定性儲備很大，支架體系不易失穩。因此，方案3支架的安全性儲備最大，在這種倒梯形桁架體系支架設計時，應盡可能將節點處各構件軸線匯交于同一點，避免偏心產生附加力矩；且下部構件使用面對面的雙拼槽鋼，或由其他型鋼組合而成的封閉式箱型截面，可極大程度上提高局部構件的穩定性。

表2 三個支架設計方案計算結果對比

4 工程應用

經過綜合優化比選，施工最終采用了支架方案3，現場施工如圖6所示。預加載工況完成后，選取上橫梁的懸臂端和中部作為測點，撓度現場實測為-23mm、-4mm，理論計算結果為-24.1mm、-3.1mm，理論計算結果同實測數據基本一致。銷棒式不落地組合支架的成功應用，從實踐環節進一步說明該種支架體系對大懸臂蓋梁的施工具有很好的應用性。

圖6 現場施工照片

5 結束語

針對大懸臂蓋梁的施工要求，文章通過研究提出了銷棒式不落地組合支架的設計方案，并進行了優化比選和實踐應用，得到如下結論：

（1）銷棒式不落地組合支架設計中，應將下部構件的軸線盡可能匯交于同一點，避免偏心產生的附加力矩。對于下橫梁和斜撐桿，施工中受壓，采用面對面雙拼槽鋼等封閉式截面形式，可降低應力水平，顯著提高結構穩定性。

（2）理論計算分析結合實際應用，驗證了銷棒式不落地組合支架傳力明確、結構安全有儲備，可滿足不落地、承重大、方便組裝和拆卸等施工要求。