横联在挂篮中的结构响应模拟分析

2016-11-29王哲

公路与汽运 2016年5期

关键词：纵梁挂篮桁架

王哲

（西安国家民用航天产业基地管理委员会规划建设局，陕西西安 710100）

横联在挂篮中的结构响应模拟分析

王哲

（西安国家民用航天产业基地管理委员会规划建设局，陕西西安 710100）

结合工程实例，采用MIDAS/Civil软件分别对有横联和无横联挂篮进行空间仿真分析，计算其结构内力和稳定性。计算结果表明，两种挂篮各承重杆件均满足承载力要求，无横联挂篮受力情况与有横联挂篮的基本相同，但整体稳定性较差。

桥梁；横联；挂篮；承载力；稳定性

预应力连续刚构桥常采用挂篮悬臂浇筑法施工。挂篮形式多样，构造上亦有差异，通常由承重结构、悬吊系统、走行系统、锚固装置和工作平台组成。承重结构是挂篮的主要受力构件，承受施工设备和新浇筑阶段砼的全部重量，并通过支点和锚固装置将荷载传到已施工完成的梁上。有时为了增强挂篮结构整体稳定性，还需在承重结构上加横向连接构件。由于每座桥梁的截面尺寸、节段长度和重量不同，挂篮设计时是否采用横联构件需根据实际情况进行分析。该文以某在建连续刚构桥挂篮为例，根据挂篮设计资料，利用有限元软件MIDAS/Civil分别对有、无横联挂篮进行建模计算，分析两种挂篮在承载能力及整体稳定性方面的差别，为工程应用提供参考。

1 工程概况

某刚构桥跨径布置为84 m+160 m+84 m= 328 m，道路等级为城市主干道Ⅰ级，双向六车道，设计时速60km/h，全长750 m，桥面宽31.5 m，为双幅式，单幅梁体宽度15.75 m。

根据设计要求，主梁号块采用挂篮悬臂施工，主梁合龙顺序为先中跨后边跨。悬臂施工1#～5#块长3 m，6#～9#块长3.5 m，10#～20#块长4 m，中跨合龙段长2 m，边跨后浇段长4.89 m，左右幅梁体同时施工。主梁部分共设置17个钢管拱吊杆横梁，吊杆横梁与梁体同宽，与梁体同时施工、同时浇筑。主梁左右幅整体施工桥面总宽度达31.5 m，施工难度较大。挂篮结构布置见图1。

该桥主梁施工采用菱形挂篮，挂篮设计承载能力按照主梁悬臂重量最大的6#块重量设计。考虑到主梁不设置后浇带且吊杆横梁为全桥左右幅连通，挂篮设计为双幅4只全节段对称行走，由外伸吊架提拉底平台，由内外滑梁和滑架承载内外模整体随主桁架行走。

图1　挂篮结构布置（单位：mm）

主桁架各主要构件采用双［40b向内拼接而成，两片主桁架之间采用双［18槽钢桁架横联连接；前上横梁安装在主桁架横向两个前支点上，采用双I56b组拼而成。模板系统包括底模（底篮）、内模、外模等，主要构件以型材为主，底平台前下横梁采用2I56b工字钢组合，后下横梁采用2I56b工字钢组合，腹板处边纵梁每侧用3根I56b，底板处中纵梁用3根I40b，采用［16槽钢调平中纵梁和边纵梁间的高差，底模板铺在纵梁上，外模板和底模板均采用大块钢模。

2 结构承载力计算

2.1材料参数

挂篮的精轧螺纹钢采用PSB830，吊带主体材料采用Q345，菱形主桁架、桁架横联、上横梁、下前横梁、下后横梁、纵梁、滑梁采用Q235。各种材料的强度指标见表1。

表1　挂篮所用材料的强度

2.2荷载计算

由于6#节段总重量最大，计算时按6#节段砼的重量施加在挂篮模型上。6#节段长3.5 m，施工机具及人群荷载1.5 k N/m2，倾倒和振捣砼产生的荷载4 k N/m2，挂篮模板产生的荷载78.5 k N/m2。砼重量与钢筋重量之和可按砼比重自重Gc=26.5 k N/m3近似。6#节段两端高度分别为5.59和5.99 m，加强纵梁间腹板宽0.9 m（每边由边纵梁承担），顶板、底板横向长度为6.95 m，单侧翼缘板长度为3.5 m。

在模型中挂篮的菱形主桁架、桁架横联、上横梁、前下横梁、后下横梁、底平台边纵梁、底平台边中纵梁、内滑梁、外滑梁、底平台人行道边梁及吊杆、吊带以自重的形式考虑。施加在模型中的荷载主要为模板荷载、节段荷载、施工机具及人群荷载、倾倒和振捣砼产生的荷载。

模型中直接承受荷载的构件主要为内滑梁、外滑梁、前下横梁、底平台边纵梁、底平台中纵梁、底平台最外侧的人行道边梁（底平台边纵梁外侧）。其中：1）内滑梁承受的荷载为顶模板荷载、节段顶板荷载、施工机具及人群荷载、倾倒和振捣砼产生的荷载，并以集中荷载的形式布置于内滑梁上；2）外滑梁承受的荷载为外侧模板荷载、节段翼缘板荷载、施工机具及人群荷载、倾倒和振捣砼产生的荷载，并以集中荷载的形式布置于外滑梁上；3）前下横梁及底平台最外侧的人行道边梁承受的荷载为施工机具及人群荷载，以均布荷载的形式布置于梁上；4）底平台边纵梁承受的荷载为内侧竖向模板及部分底模板荷载、节段腹板荷载、施工机具及人群荷载、倾倒和振捣砼产生的荷载，节段腹板荷载以梯形荷载的形式布置于底平台边纵梁上，其余以均布荷载形式布置；5）底平台中纵梁承受的荷载为底模板荷载、节段底板荷载、施工机具及人群荷载、倾倒和振捣砼产生的荷载，均以均布荷载的形式布置于5根底平台中纵梁上。

模型中主桁架构件连接处的钢板以节点荷载的形式施加，如图1所示，A点荷载为724.5kg，B点荷载为312.4kg，C点荷载为386.8kg，D点荷载为604.95kg。

6#节段状态下挂篮的自重由程序自动计算，主要承受的荷载取值见表2。