现浇盖梁装配式支架设计及应用

向琳琳

(重庆交通大学，重庆 400000)

0 引 言

盖梁是桥梁下部结构的主要受力构件，一般采用现浇施工工艺，其支架的搭设对盖梁施工质量起到了至关重要的作用。国内现浇盖梁的主要支架形式有自落地支架式、抱箍挑架式和埋设托架式等。其中抱箍挑架式适用于自重小、施工荷载较小的盖梁，埋设托架式则主要适用于水上现浇盖梁。自落地支架式的适用性最为广泛，但对土质条件要求高，而本支架设计将立柱倾斜放置在承台上，规避了基地承载力低的问题。本支架采用法兰盘的形式连接，并可制作成标准段进行装配式拼装，加快施工速度。本文将该支架形式应用于城灌高速入城段改造工程的现浇盖梁施工，建立支架仿真模型进行验证论述。

1 工程概况

成灌高速入城段改造工程东起成灌高速与绕城高速交叉的犀浦立交，西至成灌高速成都收费站以西约800 m，成灌高速主线全长3.69 km。主体工程包含A～H八条匝道，以及南辅道、北辅道道路改造。本文设计的盖梁支架主要针对于A匝道和F匝道，适用A匝道和F匝道一共209个盖梁现浇施工。盖梁尺寸为12.1 m×2.2 m×2.2 m，桥墩高度范围为3.4～15.6 m，桥墩截面尺寸为3 m×1.5 m，承台尺寸均为6.25 m×2.5 m。

2 支架结构设计

由于桥墩周围施工场地的限制以及地基上部不宜做持力层，所以采用倾斜立柱的方式将钢管立柱直接放置在承台上。为适应不同的桥墩高度，保持钢管立柱底部位置和倾斜角度不变，采用标准段+接长段的方式布置钢管立柱和水平横联。其中可分为三种：(1)标准节段1+调节段，适用于桥墩高度为3.4～7.4 m的盖梁；(2)标准节段1+标准节段2+调节段，适用于桥墩高度为7.4～11.4 m的盖梁；(3)标准节段1+标准节段2+标准节段3+调节段，适用于桥墩高度大于11.4 m的盖梁。各构件均由法兰盘连接，为防止钢管立柱法兰盘处的内力过大而导致法兰盘螺栓群承载力不足，需在调节段立柱顶部下方0.5 m处设置一条横向拉杆，支架布置形式如图1所示。

由于钢管立柱越短，立柱支撑点越靠里，对横向工字钢越不利，通过试算调整，当桥墩高度在3.4～5.6 m(包括3.4 m和5.6 m)时，横向工字钢(I45)采用双拼加肋截面；当桥墩高度在5.6～8.4 m(包括8.4 m)时，横向工字钢采用双拼I45截面；当桥墩高度在8.4 m以上时，横向工字钢采用单根I45截面。

图1 支架结构示意图/cm

3 支架仿真模拟

3.1 建立有限元模型

采用MIDAS CIVIL建立支架结构的有限元模型，如图2所示。钢管立柱、水平横联、横向工字钢、纵向工字钢、传力架和分配梁均采用空间梁单元进行模拟，水平拉杆采用桁架单元进行模拟。约束6根钢管立柱底部3个方向的位移以及竖向扭转，立柱顶部和横向工字钢、横向工字钢和纵向工字钢、纵向工字钢和传力架以及传力架和分配梁之间均采用刚性连接模拟简支约束条件。

图2 有限元模型

支架所受荷载包括：自重、模架和支架重量10.5 t、新浇筑钢筋混凝土容重26 KN/m3、施工人员和施工材料和机具行走运输标准值2.5 KN/m2、混凝土振捣时产生的荷载2 KN/m2。各项荷载的分项系数为1.2，其中混凝土重量和捣振荷载分项系数取1.4，荷载均采用均布荷载的方式施加到分配梁上。

3.2 计算工况

分别对钢管立柱长度最长、悬臂长度最长和受力位置最不利的工况进行计算，选取以下几个不利工况对支架进行验算：

(1)工况一：3个标准段+4.2 m调节段

(2)工况二：2个标准段+3.99 m调节段

(3)工况三：1个标准段+3.99 m调节段

(4)工况四：1个标准段

3.3 结构杆件计算

建立各个工况下的Midas civil模型，各个构件的最大应力如表1所示。

表1 构件应力结果表 MPa

各构件的最大应力均小于205 MPa，满足钢材Q235的应力容许范围。由于布置的水平横联以及水平拉杆增强了立柱的稳定性，无需对其进行进一步验算。因此，该支架的仿真验算结果表明其结构是安全可靠的，并具有足够大的安全储备。

4 结 语

目前，有限元软件广被泛用于结构计算和验证，本文利用Midas civil建立接近实际的支架模型进行计算，用具体数据得出结论展开分析，验证了支架结构的安全性，并为施工建设提供可靠的指导和建议。本支架设计解决了传统自落地式支架需要施工场地大、地基承载高的难点，并具有施工便捷的优点，便于使用于城市匝道改造或加固工程，也可为类似的工程提供参考。