彭湖高速特大桥现浇支架的受力计算及稳定性分析

黄夏雨

（南昌铁路勘测设计院有限责任公司，南昌330000）

1 工程概况

彭湖高速特大桥35#～38#桥墩间采用40m+56m+40m 连续梁结构形式。连续梁梁部采用单箱单室，箱梁顶宽11.9～12.5m，底宽5.74m，翼缘板宽2.90m；箱梁跨中梁高2.8m，根部梁高4.4m,边支点中心线至梁端0.6m。一侧A9 梁段混凝土合计约126.2m3。

2 主桥总体施工方案

根据设计单位提供的施工设计说明及主桥箱梁梁部施工顺序图的要求，主桥梁体施工采用悬臂灌注法施工，墩顶梁段分别在各墩顶灌注，其余各梁段（除A9 外）采用活动挂篮悬臂灌注，A9 梁段采用支架现浇。本方案针对A9 梁段现浇细化为采用搭设碗扣式脚手架的方法浇注连续梁混凝土，计算荷载按连续梁混凝土全断面一次浇筑。

3 模型计算

使用Midas Civil 有限元软件建立空间模型，对满堂脚手架采用空间梁单元进行模拟，考虑支架及梁体侧模风荷载的影响，验算满堂脚手架整体的强度、刚度及稳定性。

3.1 支架自重（G1）

由程序自动加载(自重系数1.3)。

3.2 支架上作用荷载（G2）

支架上作用荷载包括：（1）待浇注梁体自重q1（混凝土重度γ=26.0kN/m3）；（2）模板系统重q2；（3）施工人、机具重q3；（4）规范允许内结构超方重量4；（5）混凝土振捣重量q5[2]。

根据《九景衢铁路彭湖高速公路特大桥边跨A9 梁段现浇支架设计计算单》第3.2 节可得出各梁段A1～A3 区域立杆竖向荷载分布情况，统计如表1 所示。

表1 各梁段A1～A3 区域立杆竖向荷载分布情况kN

3.3 风荷载（G3）

横向基本风压按p=0.5kPa 选取。

计算时，梁部模板系统所受风荷载为P1=11.6×2.8×0.5=16.24kN，以集中力的形式平均作用在沿纵桥向立杆顶节点上g=1/17=0.96kN（其中，g 为立杆顶节点平均作用力；17 为纵桥向立杆顶节点数）。

实际施工过程中，支架系统可能设置其他措施导致支架系统不透风，计算时风荷载按不透风墙考虑[3～5]，所受风荷载P=9.6×12×0.5=57.6kN，则不透风一面支架风荷载集度q6=0.2kN/m。

4 支架计算分析

4.1 内力及位移计算

利用有限元软件Midas Civil 建立现浇支架计算模型，所有单元均采用梁单元。模型共3 520 个节点，12 834 个单元，脚手架立杆底边界条件均采用铰接。Midas Civil 计算模型如图1 所示。

4.2 计算结果

4.2.1 强度

在工况一（荷载组合：荷载G1+荷载G2+荷载G3）作用下，支架系统最大组合应力为82.64MPa，小于205MPa，受力满足要求。结构应力图如图2 所示。

图2 支架应力图

4.2.2 位移

在工况二（荷载组合：荷载G1+荷载q1+荷载q2）作用下，支架系统最大组合位移（Z 方向位移，脚手架计算长度为1.2m）为2.95mm ＜1 200/400=3.0mm，刚度满足要求。位移图如图3 所示。

4.2.3 整体稳定计算（屈曲分析）

在工况一（荷载组合：荷载G1+荷载G2+荷载G3）作用下，对支架系统进行屈曲稳定分析，分析模态图如图4～图6 所示。

由图4～图6 可知，一阶至三阶模态临界荷载系数λ 最小值为10.06，大于4，故支架系统满足整体稳定要求。

图4 一阶模态分析图

图6 三阶模态分析图

5 结语

综上所述，满堂脚手架结构各项指标均满足现行规范的相关要求，结构安全可靠，本文结合工程实例，对满堂支架计算与设计进行一定程度的剖析和探讨，满堂支架现浇施工工艺有运用范围广、操作简单、技术成熟等特点，但在实际项目中必须进行相应的结构验算，以保障施工过程中的安全。