现浇混凝土箱梁墩梁式支架计算分析

柯　鹏

(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆　400067)



现浇混凝土箱梁墩梁式支架计算分析

柯鹏

(招商局重庆交通科研设计院有限公司，重庆400067)

摘要：根据现浇箱梁墩梁式支架的计算分析工程实例，介绍了支架的设计，并对支架的模板、贝雷桁片、钢管立柱和基础等结构进行强度、刚度和稳定性的验算，通过分析各参数均符合规范要求，可为同类桥梁支架计算提供参考。

关键词：现浇箱梁；支架；设计；计算

1工程概况

重庆市轨道交通十号线工程中央公园西站至悦来站区间高架桥为预应力混凝土连续箱梁，其中D06～D07#墩桥梁采用墩梁式支架现浇施工。本跨桥梁长35.0 m，为单箱单室截面，箱梁顶板宽10.4 m，厚度0.3～0.4 m；底板宽4.6 m，厚度0.28～0.4 m；梁高2.0 m；腹板以1/2.5的斜率倾斜，厚度0.6～1.2 m；翼缘板宽2.34 m，厚度22 cm。

2支架的基本设计

支架结构自上而下布置为：竹胶板、小楞、大楞、贝雷桁片、主横梁、钢管立柱和基础等。支架孔跨布置为(14.9+14.9) m，贝雷桁片为单层加强型，横向布置为(2×0.9+6×0.45+2×0.9+6×0.45+2×0.9) m，共计19片。钢管立柱为φ630×10 mm螺旋钢管，钢管立柱每排设置5根，间距为(2.5+2.0+2.0+2.5) m。靠近墩身钢管立柱中间3根置于承台混凝土上，剩余两个置于两侧的扩大基础上；中间排钢管立柱采用条形基础。边立柱顶设置2I40a主横梁，中立柱顶设置3I40a主横梁。箱梁底板处，贝雷桁片顶面摆放I12工字钢横向分配梁，纵向间距0.6 m，其上再设置纵向(100×100) mm方木，最后铺20 mm厚竹胶板；箱梁腹板、翼缘板处，贝雷桁片上设置φ48×3.5 mm脚手架，其顶部纵向放置(100×100) mm方木，再按间距20 cm横向设置(100×100) mm方木，最后铺20 mm厚竹胶板。

3计算方法及模型建立

墩梁式支架的贝雷桁片以上部分(即竹胶板、小楞、大楞、脚手架等)采用极限状态法计算；贝雷桁片以下部分(即贝雷桁片、主横梁、钢管立柱和基础等)采用容许应力法计算，利用Midas有限元软件，建立支架三维有限元模型。

支架构件的设计强度按现行国家标准进行取值。支架承受的主要荷载为：支架自重q1、主梁荷载q2、模板荷载q3、施工人员机具荷载q4、混凝土振捣荷载q5和风荷载q6等，其大小根据规范取值。

支架强度计算组合：q=q1+q2+q3+q4+q5+q6

支架刚度计算组合：q=q1+q2+q3+q4

4数据处理及计算分析

4.1竹胶板

竹胶板层数为5层，厚度为20 mm，力学性能指标为：fm=35 MPa，E=9 898 MPa。

腹板底部竹胶板受力最大，按三跨连续梁进行计算，则每延米宽竹胶板受力

4.2小楞

方木小楞规格为(100×100) mm，材料类型按TC-13B类木材并考虑露天条件、设计使用年限、湿材等条件进行调整，则：fm=13×0.9×1.1×0.9=11.6 MPa，E=9 000×0.85×1.1×0.9=7 574 MPa。腹板处方木受力最大，按三跨连续梁进行计算。

4.3大楞

方木大楞的规格、力学参数与方木小楞相同；型钢大楞采用Q235B材质的I12型钢。腹板处方木大楞受力最大，按三跨连续梁进行计算；底板处型钢大楞按简支梁进行计算。

方木大楞

型钢大楞：

4.4脚手架

φ48×3.5 mm钢管脚手架布置为(立杆纵距×立杆横距×水平杆步距)：60×30×120 cm，每根立柱所承受的竖向力按其所支撑面积内的荷载计算，则单根立杆所承受的轴向力设计最大值。

N=1.2×∑NG+1.4∑×NQ=1.2×9.50+1.4×[(2.5+2.0)×0.3×0.6]=12.54 kN

所以，φ·A·f=0.744×489×205/1 000=74.6 kN>N=12.54 kN，满足要求。

4.5贝雷桁片

贝雷桁片采用Midas有限元软件计算分析。计算结果见表1。

表1　贝雷桁片内力表

由表1可知，贝雷桁片各杆件内力值均满足要求。

根据位移计算结果可知，贝雷桁片的最大弹性位移为δ=8.3 mm。

4.6主横梁

4.7钢管立柱

根据Midas计算结果，钢管立柱最大轴力N=1 289.4 kN。

钢管立柱稳定性计算中，λ=μl/i=1×12 000/219=54.8，查表得φ=0.834。

因此，σ=N/φA=1 289.4×103/(0.834×19 477)=79.4 MPa<[σ]=188.5 MPa，满足规范要求。

4.8基础

根据Midas计算结果，支架两端扩大基础钢管

立柱最大反力N=480.6 kN，自重G=56.2 kN，尺寸(1.2×1.2×1.5) m；跨中条形基础处钢管立柱总反力N=5 094.3 kN，自重G=631.8 kN，尺寸(10.8×1.5×1.5) m；钢管立柱按45°扩散到基底后宽度大于基础宽度，因此仅按基础底面尺寸作为计算面积；基础位置砂质泥岩基本容许承载力取[σ]=500 kPa。

扩大基础基底应力

σ=(N+G)/A=(480.6+56.2)/(1.2×1.2)=372.8 kPa<[σ]=500.0 kPa，满足要求。

条形基础基底应力

σ=(N+G)/A=(5 094.3+631.8)/(10.8×1.5)=353.5 kPa<[σ]=500.0 kPa，满足要求。

4.9支架整体稳定性

采用Midas有限元软件进行支架整体稳定性分析时，将支架自重、主梁荷载和模板荷载取为常量，施工人员机具荷载、混凝土振捣荷载和风荷载取为变量。

由计算结果知，在整体稳定性分析时，支架的一阶稳定系数为，满足规范要求。

5结语

根据现浇混凝土箱梁墩梁式支架的工程设计，采用了容许应力法和极限状态法分别进行计算，并利用Midas有限元软件进行建模分析，提取具体结果值，验证了支架的安全性，可为同类现浇箱梁支架设计计算提供参考。

参考文献：

[1]王艳.浅谈现浇箱梁施工支架设计[J].中国新技术新产品，2012，(6):104-105.

[2]曾朝斌.现浇连续箱梁满堂支架方案设计计算方法的探讨研究[J].水电施工技术，2013，(2):71-73.

[3]崔昌洪，韦健江.钢管贝雷梁柱式支架在高墩大跨现浇箱梁施工中的运用[J].公路，2005，(10):10-16.

Calculation and analysis of the cast-in-place concrete box girder pier-beam support

KE Peng

(China Merchants Chongqing Communications Technology Research & Design Institute Co.,Ltd., Chongqing 400067,China)

Abstract:According to the analysis of the calculation of cast-in-situ box girder pier-beam support engineering examples, introduces the support design, and to the support of the template, bailey truss, steel tube column and foundation structure strength, stiffness and stability checking computation, through the analysis of the parameters are in line with regulatory requirements, can provide a reference for similar bridge calculation.

Keywords:cast-in-place box girder;holder;design; calculate

中图分类号：U442

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)01-0068-02

作者简介：柯鹏(1989-)，男，重庆人，从事桥梁设计检测。

收稿日期：2015-10-07