悬臂单墩盖梁支架设计及验算

2022-05-11崔明鑫CUIMingxin

价值工程 2022年17期

崔明鑫 CUI Ming-xin

（中铁十五局集团第三工程有限公司，成都 611730）

1 工程简介

广中江高速公路第TJ10合同段黄圃雁林1#高架桥21#、22#和23#墩横跨既有道路桥梁，共有悬臂单墩盖梁3片，均为悬臂单墩预应力盖梁。该处盖梁位于大魁河大桥南岸，YZ22#、YY21#盖梁处于新建大魁河桥（中山市规划黄圃新区纵四线）左右幅中央分隔带处，盖梁与既有大魁河桥（原有老桥，新桥修建完毕进行拆除）净空高度为10.5m（除支架占有空间外，净空6.5m），重叠交叉宽度1.5m。

表1 悬臂单墩盖梁参数明细表

2 支架设计

图1 悬臂单墩盖梁结构示意图

悬臂单墩盖梁施工采用钢管支架现浇，钢管立柱外径630mm，壁厚8mm 8根钢管桩下口均支承在承台上，支架顶部利用I40型钢连接成整体横梁，在钢管桩中间高度焊接平联，卸落梁采用16个32t螺旋千斤顶，主梁采用单侧4排贝雷梁，分配梁用I18，间距60cm，钢管桩为φ63cm，壁厚8mm，斜撑三脚架采用[20槽钢进行焊接，三角桁架片间净距40cm，横向采用L10cm角钢连接成整体。支架结构详细设计见图2-图4。

图2 悬臂单墩盖梁支架设计立面示意图

图4 悬臂单墩盖梁支架设计侧面示意图

3 支架计算

选取最不利支架进行演算，黄圃雁林1#高架桥YZ23#墩盖梁混凝土重量114.1方（方量最大），悬臂长度6.95m为最不利安全支架盖梁。

3.1 荷载说明

悬臂单墩盖梁支架设计荷载说明：

荷载一：盖梁自重，设计时取容重26kN/m3

荷载二：模板重量：每平米按120Kg

荷载三：分配梁重量：根据所用材料取值，常用的为I18

荷载四：施工荷载，主要考虑施工时支架上的人员，材料以及振捣力，取2.5kN/m2

3.2 支架计算

325钢管连系杆焊缝处理：

对接焊缝呈T形连接，拉应力角度取值θ角＝21.6°σ=Nsin90°/（δ×LW）。

σ为焊缝抗拉应力值。

N为水平推力，计算取值按照集中点受力取值，（悬臂端结构重＋横梁）×tanθ。

δ为325钢管壁厚，取值7.5mm。

LW为焊缝长度，取值1020mm

焊脚尺寸取1.5×sqrt（tmax）=4.7mm，由于操作因素等，取1.5倍焊脚长度8mm施焊。

图3 悬臂单墩盖梁支架设计平面示意图

故采用325钢管满足支架承重设计要求。

图5 钢管连接件焊缝示意图

托架计算设计荷载及组合：

3.2.1 荷载系数

静载系数取值1.2；活载系数取值1.4；

托架正常使用时采用的安全系数为2。

3.2.2 作用于托架的荷载

①混凝土荷载：取混凝土截面计算；

②托架自重：由midas系统根据定义截面自行取值。

3.2.3 荷载组合

荷载组合：①+②；

荷载组合主要用于托架结构的强度、刚度和稳定性计算。

所有荷载均按照线载荷施加。

1）盖梁自重荷载P1，P1盖梁为变截面，荷载为梯形荷载，计算时取盖梁横向一半的最不利边

2）模板、分配横梁自重

分配横梁采用I18，间距60cm，q5=0.241×1.6×2.4/2=0.462kN/m；

模板自重q6=1.2×（2.65+1.2）=4.62kN/m；

3）施工荷载（人员、机具、材料、其它临时荷载）

按q7=2.5kN/m2×1.2=3kN/m均布荷载计；

荷载组合：

轴力：拉力为正，压力为负；

应力：拉应力为正，压应力为负；

其它内力规定同结构力学的规定。

图7 悬臂单墩盖梁支架应力计算结果

连系杆横梁与螺旋钢管连接设计：采用20mm钢板焊接在630螺旋管顶，将I40工字钢放置在钢板中心，I40工字钢两侧采用10mm钢板加筋补强，I40工字钢与钢板连接满焊，并在工字钢肋板两侧分别打设4个孔，采用M24高强螺栓连接固定，目的为了消除横向位移产生负弯矩应力，是支架最大受力点满足结构受力要求。

利用Midas Civl整体建模计算，计算采用整体模型，主构架各节点的连接释放销轴的自由度，计算模型如图6-图8所示。