朝阳沟水库特大桥现浇段支架验算分析
2016-11-22崔海龙
崔 海 龙
(中建交通建设集团有限公司，北京 100142)
朝阳沟水库特大桥现浇段支架验算分析
崔 海 龙
(中建交通建设集团有限公司，北京 100142)
结合朝阳沟水库特大桥的工程概况，分别采用解析方法与有限单元法，对现浇段支架进行了计算，并将两者的计算结果进行了对比，结果表明支架的承载力能够满足安全要求。
现浇段支架，解析法，有限元法
1 工程概况
朝阳沟水库特大桥位于河南省郑州—登封快速通道改建工程朝阳沟水库北，跨越水库。其跨径组成：58+118+188+108=472 m，全长为484.8 m。采用双薄壁实心桥墩与主梁及主塔固结，墩顶设盆式支座。现浇段钢管支架采用φ820×15 mm钢管；剪刀撑及横撑采用φ630×10 mm钢管最长桩长为21.26 m。现浇段，P2，P3墩钢管支架连接焊缝均为hf=6 mm连接角焊缝，现浇段钢管支架从上到下分别为d=20 mm竹模板、10 cm×10 cm方木、Ⅰ28b横向分配梁、贝雷架、Ⅰ50c承重梁、柱头钢板、φ820×15 mm钢管桩。
具体的钢管支架布置图如图1，图2所示。
2 现浇支架验算——解析法
2.1 支架荷载组合
1)强度的荷载组合：1.2恒载+1.4活载；2)刚度的荷载组合：1.0恒载。
2.2 木枋受力验算
1)纵向方木的强度验算。
σmax=Mmax/W=(ql2/8)/W=(17.278×0.32/8)/
(1.67×10-4)=1.164 MPa V=ql/2=17.278×0.3/2=2.592 kN。 τmax=1.5V/A=1.5×2.592/(0.1×0.1)= 0.389 MPa 2)纵向方木刚度验算。 q2′=1.0×(q梁+q方木)+1.0×1.729=1.0× (11.965+0.416)+1.0×1.729=14.11 kN/m。 wmax=5q2′l4/(384EI)=5×14.110×0.34/(384×9 000× 1 000×8.33×10-6)=1.99×10-5m<0.75 mm。 满足要求。 3)方木下28b工字钢垫梁验算。 按照单根垫梁上作用荷载计算，方木下28b工字钢垫梁的计算跨度设为0.9 m(中心间距)。 Mmax=2.65 kN·m。 σmax=Mmax/W=2.65/(5.344×10-4)=4.95 MPa V=(5p3+q3l)/2=(5×4.950+0.433×0.9)/2=12.570 kN。 wmax=0.02mm<2.25mm。 方木下28b工字钢垫梁强度和刚度满足要求。 4)贝雷梁下50c工字钢分配梁。 取单根分配梁作为计算单元，分配梁采用50c工字钢，按照单根垫梁上作用荷载计算，贝雷梁下50c工字钢分配梁计算跨度设为3.150m(中心间距)。 Mmax=47.820kN·m。 σmax=Mmax/W=47.820/(2.025 6×10-3)。 V=(3p4+q4l)/2=(3×31.792+1.067×3.150)/2=49.369kN。 贝雷梁下50c工字钢分配梁强度和刚度满足要求。 2.3φ820×15mm钢管支架受力计算 钢管立柱长度为21.273m，截面特征为：A=3.792×10-2m2；I=3.074×10-3m4。P1侧钢管总数为117根。 作用在单根钢管支架的荷载： P=[1.2×(24 402.95kN+ 34 313.00kN)+1.4×4 959.444]/117=661.559kN。 截面最小回转半径： 杆件长细比： 属于小柔度杆。 1)φ820×15 mm钢管支架强度验算： σ=P/A=661.559/(3.792×10-2)=17.446 MPa 2)φ820×15 mm钢管支架稳定性验算： σa=P/(φA)=661.559/(0.915× 3.792×10-2)=19.067 MPa 计算结果满足要求。 3.1 MIDAS/Civil模型的建立 建立的现浇段钢管支架MIDAS/Civil有限元模型现浇段钢管支架有限元模型共用45 747个节点，54 532个单元，除底模板采用板单元以外，其他构件均采用一般梁单元(如图3所示)。 3.2 MIDAS/Civil计算结果 厚度20 mm竹模板、10 cm×10 cm方木、28b工字钢横向分配梁、贝雷架各主要部件、50c工字钢分配梁以及φ820×15 mm钢管桩支架立杆各受力情况如图4，图5所示。 有限元模型钢管支架计算的立杆轴力、应力云图如图6，图7所示。 解析法与有限元法验算结果对比如表1所示。 表1 两种方法计算结果对比 MPa 由表1可知，解析法和有限元法的计算结果比较接近，均小于容许值，满足要求。 本文结合一座采用满堂式支架施工的桥梁边跨现浇段，通过两种不同方法对支架进行了验算分析，解析法和有限元法两种方法比较接近，结果表明支架的承载力能够满足安全要求。为确保施工安全，需进行支架预压试验。 [1] TB 10110—2011,铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程[S]. [2] 田帅帅,任伟新,李星新.箱梁桥大跨钻孔桩现浇支架计算与施工监控[J].中外公路,2015(6):190-194. [3] 王福亮.施工中现浇连续箱梁临时支架计算及验算实例[J].城市道桥与防洪,2016(8):202-204. [4] 李济川.连续箱梁支架计算书[J].山西建筑,2013，39(25):180-182. The checking calculation analysis on super large bridge cast-in-place section support of Chaoyang Ditch Reservoir Cui Hailong (ChinaConstructionTransportationConstructionGroupLimitedCompany,Beijing100142,China) Combining with the engineering general situation of super large bridge of Chaoyanggou Reservoir Bridge,this paper respectively adopted analytical method and finite element method made calculation to cast-in-place support,and compared the both calculation results,the results showed that the support bearing capacity could meet the safety requirements. cast-in-place support,analytical method,finite element method 1009-6825(2016)29-0185-02 2016-08-04 崔海龙(1982- )，男，工程师 U448.21 A
3 现浇支架验算——有限单元法
4 现浇支架验算两种方法计算结果对比
5 结语
