懸臂連續(xù)梁0號塊支架設計及檢算

韓海龍

1 工程概況

石武高速鐵路某特大橋跨邢臨高速公路橋采用(40+64+64+40)m四孔變截面混凝土連續(xù)箱梁，頂板寬12 m，底板寬6．7 m，采用掛籃懸臂澆筑施工。該連續(xù)梁設有3個T構，每個T構設有1個0號塊和7個懸澆節(jié)段，梁高自0號塊懸臂，底部線形按二次拋物線變化，其中0號塊長度為9 m，高度為6．05 m，中跨合龍段長度為2 m，邊跨合龍段長度為2 m，邊跨直線段梁長7．75 m，梁高皆為3．05 m。梁體混凝土為C50，采用三向預應力體系。該段連續(xù)梁下部主墩為圓端形墩身，墩身底截面分別為7．82 m×3．82 m和7．84 m ×3．84 m，橋墩高度分別為 9．5 m，10．5 m，10．5 m。主、邊墩承臺尺寸分別為14．6 m ×10．6 m ×3 m，12．5 m ×8．1 m ×2．5 m。橋梁合龍順序為先邊跨后中跨，最終完成體系轉(zhuǎn)換調(diào)整成橋內(nèi)力。橋梁邊跨合龍前，梁體固結于臨時墩身上，待邊跨合龍后拆除臨時支墩。

2 0號塊支架設計

2． 1 材料選擇

1)木膠合板厚:18 mm，抗彎強度:15 N/mm2，彈性模量:5 200 N/mm2。

2)第一層方木寬:150 mm，高:100 mm;抗彎強度:15 N/mm2，抗剪強度:1．3 N/mm2，彈性模量:9 000 N/mm2。

3)分布橫梁3Ⅰ32a工字鋼。Ⅰ32a工字鋼截面特性:慣性矩I=11 080 cm4，截面模量 W=692 cm3，截面積 A=67 cm2，型鋼自重52．7 kg/m。

4)縱梁2Ⅰ36a工字鋼。Ⅰ36a工字鋼截面特性:慣性矩I=15 760 cm4，截面模量 W=875 cm3，截面積 A=76．3 cm2，型鋼自重59．9 kg/m。

5)三角支架:斜桿:Ⅰ20a工字鋼;立桿:［14a槽鋼。Ⅰ20a工字鋼截面特性:慣性矩I=2 369 cm4，截面模量W=236．9 cm3，截面積A=35．5 cm2，型鋼自重27．9 kg/m;［14a工字鋼截面特性:慣性矩 I=564 cm4，截面模量 W=80．5 cm3，截面積 A=18．5 cm2，型鋼自重14．5 kg/m。

6)立柱:φ600 mm，δ=10 mm 鋼管。

2． 2 方案設計

利用臨時支墩設置縱梁，與φ600 mm，δ=10 mm鋼管、橫梁、三角支架形成主要托架結構。

支架縱梁為2Ⅰ36a工字鋼，受力部位采用勁板加強。在四個臨時支墩按設計位置分別預留一個寬38 cm高34 cm的長方形孔，縱梁2Ⅰ36a工字鋼穿過該孔，再繼續(xù)灌注臨時支墩鋼管混凝土。臨時支墩之間增加兩根φ600 mm，δ=10 mm鋼管，鋼管頂部開啟槽口，3Ⅰ32a工字鋼橫梁置于槽口內(nèi)，兩端支撐于2Ⅰ36a縱梁上。

支架平臺的主橫梁采用3Ⅰ32a工字鋼，長為12 m，間距1．5 m布置。3Ⅰ32a主橫梁頂面鋪設三角支架調(diào)坡，三角支架斜邊采用Ⅰ20工字鋼，三角支架斜邊與主橫梁之間采用［14槽鋼作為豎向支撐并焊接連接，每片三角支架斜坡通過［14立桿調(diào)節(jié)，腹板位置三角支架的間距為35 cm，底板為60 cm，每片三角支架設置［10槽鋼作為橫聯(lián)，增加支架的穩(wěn)定性。三角支架直接支撐底模板橫向方木骨架，橫向方木采用10 cm×15 cm，方木中心間距30 cm，凈距15 cm，底模采用1．8 cm厚高密度竹膠板。

3 0號塊支架檢算

3． 1 荷載取值

1)箱梁混凝土容重26 kN/m3;

營銷界有句話很有名——品質(zhì)就是營銷！我們不從消費者導向和產(chǎn)品導向的不同上解讀。因為這句話也說出了局部真理：沒有品質(zhì)的產(chǎn)品，任廣告宣傳做到極致，其營銷效果一定趕不上品質(zhì)與營銷俱佳的產(chǎn)品。如最近火爆異常的“拼多多”上的產(chǎn)品，宣傳、價格都有誘人之處，但最終山寨品牌、山寨質(zhì)量必定行而不遠。

2)模板自重:外模重量150 kN，內(nèi)模及支架重量65 kN，底模重量15 kN;

3)施工荷載按2．5 kN/m2計算;

4)混凝土振搗荷載按1 kN/m2計算。

Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強度設計值［σ］=215 N/mm2，抗剪強度設計值［τ］=125 N/mm2，彈性模量 E=2．06 ×105N/mm2。

3． 2 受力檢算

3．2．1 底模(竹膠板)檢算

托架構造圖如圖1所示。

圖1 托架構造圖

底模板采用18 mm厚竹膠板，模板底橫向鋪設670 cm×10 cm×15 cm方木骨架，方木中心間距為30 cm。由圖1可以看出位于箱梁腹板底部的底模板和方木的受力情況為最不利受力狀態(tài)，需進行檢算。

箱梁截面如圖2所示。

底模檢算時按三跨連續(xù)梁檢算，梁寬取1．0 m。腹板截面面積S=5．75 m2，施工荷載及模板重量取10 kN/m2。轉(zhuǎn)化為梁體寬1 m的長線荷載，考慮1．3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=(26×5．75/1．47+10) ×1 ×1．3=145．2 kN/m。

圖2 箱梁截面圖（單位：cm）

圖3 底板受力模型（單位：kN/m）

圖4 彎矩圖（單位：kN·m）

彎矩:Mmax=0．32 kN·m。

3．2．2 第一層方木檢算

腹板截面面積S=5．75 m2，施工荷載及模板重量取10 kN/m2。轉(zhuǎn)化為縱橋向，橫向方木中心間距為30 cm的長線荷載，考慮1．3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=(26×5．75/1．47+10) ×0．35 ×1．3=50．9 kN/m。

3．2．3 三角架檢算

1)腹板位置均布荷載:腹板截面面積S=5．75 m2，施工荷載及模板重量取10 kN/m2。取梁段縱向方向1 m為研究對象，轉(zhuǎn)化為三角架橫向方向中心間距為35 cm的長線荷載，考慮1．3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載 q=(26×5．75/1．47+10) ×0．35×1．3=50．9 kN/m。

2)底板位置均布荷載:同理可得q=31．1 kN/m。

三角支架受力采用MIDAS/Civil V2006建模，經(jīng)受力分析可知:最大彎矩為13．2 kN·m，最大剪力為45．6 kN。此桁架體系中，3號～4號桿承受最大壓力，其值為91．0 kN，故需檢算其穩(wěn)定性。

三角架桿件材料為:

斜桿采用Ⅰ20a工字鋼:Wx=236．9 cm3，Ix=2 369 cm4，A=35．55 cm2;

豎桿采用［14a 槽鋼:Wx=80．5 cm3，Ix=564 cm4，A=18．52 cm2。

a．斜桿強度檢算:

b．3號～4號桿件抗壓穩(wěn)定性檢算:

組合截面的性質(zhì)計算:

穩(wěn)定性檢算:自由長度lx=42 cm;

同理可得底板位置三角架滿足要求。

同理對翼緣板底部2［14a槽鋼、梁底分布橫梁3Ⅰ32a工字鋼及縱梁2Ⅰ36a工字鋼進行檢算，其彎曲正應力、剪應力及撓度均滿足要求，計算過程就不再贅述。

4 結語

支架的合理選擇是保證箱梁0號塊施工質(zhì)量的重要因素和減少投入的重要環(huán)節(jié)。利用現(xiàn)有材料設計合理施工方案，通過MIDAS/Civil V2006建模對支架結構的受力進行檢算，各個桿件受力均滿足要求。本0號塊支架在保證施工質(zhì)量、安全的前提下充分考慮了成本投入，使臨時材料在施工過程中達到最大限度的使用。

［1］ 孟凡利．連續(xù)梁橋懸臂澆筑施工線形控制技術［J］．山西建筑，2011，37(7):142-143．