特大连续梁桥0#块支架设计与计算

胡细根

（中铁十八局集团第五工程有限公司 天津 100855）

1 引言

随着我国交通基础设施的迅猛发展，公路、铁路以及市政交通路网的越来越密，而桥梁工程作为跨越路线障碍的通道，在整个交通路网中扮演着举足轻重的角色。从起初的钢筋混凝土梁桥发展到预应力混凝土梁桥，满足了现如今桥梁的大跨径、耐久性好、经济、安全等需求。其中预应力混凝土连续梁具备主梁刚度大、跨越能力强、变形小、受力合理等众多优点，已成为常见的一种桥型[1-4]。

桥梁施工中，往往都会用到钢结构支架作为桥梁施工的临时结构工作平台，由于很多现场施工单位对桥梁结构认知不清，完全凭借以往经验对桥梁的临时结构进行设计、施工。因而往往造成临时结构的设计不合理，结构垮塌等问题，因此，桥梁施工过程中，大临结构的设计及计算分析显得尤为重要[5-8]。主墩0#块支架常见的形式有托架与落地钢管柱支架两种形式，托架形式的支架能够节省材料，但有时传力不明确，对主墩既有结构造成破坏。而落地钢管柱支架传力明确，整体稳定性较好，但是用材较多。而整个主墩支架的设计往往需要结合本工程项目的特点，从经济、合理、安全、可靠等角度综合考虑主墩0#块结构的支架形式[9,10]。

2 工程概况及支架设计

本项目某特大桥位三跨变高度预应力混凝土连续梁，其计算跨径为（50+85+50）m，桥宽13.15m，主梁为单箱单室截面。边跨支架现浇直线段梁高2.4m，跨中处梁高为2.4m，主墩位置处梁高5m，剩余梁高按二次抛物线变化。根据本项目桥梁结构情况，0#块长度为11m，混凝土总方量为242.5m3，梁段总重为630.5t。主墩高5.6m，由此看出，0#块阶段长，自重大，且主墩不高等特点，从安全性考虑，宜采用落地支架施工0#块。

首先0#块施工支架搭设需在主墩承台上预埋4排Φ630mm(厚8mm)钢管支架。其次，箱梁0#块底板落地支架构成，钢管顶部焊接75×75×1.6cm钢板，钢板与钢管桩连接处焊接加劲板，在钢管上设置砂筒与调平楔块，钢管上的下横梁采用双拼I40a工字钢，下横梁顶的纵向分配梁采用I36a工字钢，纵向分配梁顶部铺设的横向分配梁采用I10工字钢（间距为0.3m）。钢管柱上方设置32mm金轧螺纹钢筋（配合20B槽钢）作为钢管柱支撑的拉杆，主墩0#块支架具体如图1所示。

图1 0#号块支架布置图/m

3 0#块支架设计参数及材料强度

3.1 设计参数

表1 材料设计参数

3.2 材料设计强度

表2 钢材设计强度值（N/mm2）

4 荷载取值及荷载组合

4.1 荷载类型

①模板自重；

②新浇筑混凝土自重（取26kN/m3）；

③施工荷载（人员、材料及机具等）（1.5kPa）；

④泵送混凝土冲击荷载（2kPa）；

⑤振捣混凝土产生的荷载（2kPa）；

4.2 荷载组合

（1）强度计算：荷载组合IQ1=1.2×（①+②）+1.4×（③+④+⑤）。

（2）刚度计算：荷载组合IIQ2=1.2×（①+②）。

4.3 0#块支架荷载计算

图2 箱梁截面荷载划分图/m

连续梁0#块支架受梯形荷载，由0#块的主墩处截面与梁端截面组合取平均值。

根据箱梁截面荷载的划分，0#段支架荷载的计算如表3所示。

表3 0#段支架荷载计算表

5 0#块支架结构计算

采用有限元软件进行建模计算分析，有限元计算模型如图3所示。

图3 整体模型图

5.1 支架整体计算结果

支架整体的强度及刚度计算结果如图4和图5所示。

图4 支架整体应力图/MPa

支架最大应力σ=143MPa＜[σ]=215MPa ，强度满足要求。支架最大位移为，刚度满足要求。

5.2 下横梁

下横梁采用双拼I40a工字钢。见图6。

图6 下横梁应力图

下横梁最大应力σ=106.5MPa＜[σ]=215MPa ，强度满足要求。

5.3 纵向分配梁

纵向分配梁采用I36a工字钢。见图7。

图7 纵向分配梁应力图（MPa）

纵向分配梁最大应力σ=142.9MPa＜[σ]=215MPa ，强度满足要求。

5.4 横向分配梁

图8 横向分配梁应力图（MPa）

横向分配梁采用I10工字钢。见图8。

横向分配梁最大应力σ=138.4MPa＜[σ]=215MPa ，强度满足要求。

5.5 钢管及连接系

图9 钢管及连接系应力图/MPa

钢管及连接系最大应力σ=98.4MPa＜[σ]=215MPa ，强度满足要求。见图9。

6 结 语

本文通过实际特大连续梁工程，结合0#块的结构特点，节段长，自重大，且主墩不高等特点，从安全性考虑，采用落地支架施工支架并进行方案细化设计，并用有限元软件对支架进行模拟分析，通过计算，支架整体结构的强度最大为215MPa，最大位移为7.35mm，支架整体强度、刚度均满足要求，支架各连接杆件的强度均未超过材料容许应力限值，故整个支架的设计方式是合理、可行的。最终在本项目中的得到了较好的实践与应用，可为今后类似工程的支架设计提供借鉴作用。