西津河大橋主塔施工支架體系分析

柏華軍

【摘要】西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，主塔采用支架體系施工，本文針對主塔支架體系施工方案進行有限元理論分析，并在該橋施工中成功應用，為今后同類型橋梁的施工方案提供參考和指導。

【關鍵詞】斜拉橋，支架施工，有限元分析

1. 工程概況

（1）西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，橋跨布置（90+110）m，橋梁全長205m，全寬40m。主塔分為下塔柱、中塔柱和上塔柱，橋面以下主塔為下塔柱，高度10.16m，其中中橫梁以下塔柱高度5.56m，塔梁結合處高度4.6m。橋面以上主塔沿橋梁中心線順橋向向北傾斜12°，豎直高度57m，分為中塔柱和上塔柱，高度分別為32.201m和24.799m。主塔豎向分成16個節段，并自下而上依次編號，節段豎直高度依次為5.56m+4.6m×7+4.603m+4.418m×3+3.436m+2.455m×2+3.635m。

（2）主塔塔頂橫梁施工方案：主塔14#節段與塔頂橫梁分開施工，先施工14#節段，再利用14#節段作為支撐，采用1組貝雷梁作為支撐反力架進行橫梁施工。塔頂橫梁施工時，橫梁及其施工荷載沿主塔軸線方向的分力由主塔630鋼管支架支撐，垂直于塔軸線方向的力由貝雷梁支架承擔。橫梁施工完成后達到設計強度，其底模、側模及反力架均拆除。支架體系為：630鋼管+4拼I45a工字鋼+貝雷梁+I45a工字鋼+I10工字鋼，如圖1所示。

圖1塔頂拱部平臺示意圖2. 主塔支架有限元分析模型

采用MIDAS軟件對主塔支架體系進行計算，計算模型如圖2所示。模型主要采用了梁單元，模型共有節點共計1726個，單元共計2314個。

3. 計算參數

3.1構件截面。主塔支架體系各主要構件的截面形式如表1所示。

2主塔支架體系計算模型局部放大圖3.2邊界條件。根據主塔支架體系的設計及工作狀態，邊界條件考慮如下：

（1）鋼管柱底部約束Dx、Dy、Dz。

（2）鋼管柱頂部與工字鋼橫梁之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

（3）工字鋼橫梁與貝雷梁之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

（4）貝雷梁與橫橋向I10工字鋼之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

3.3計算工況。根據主塔施工方案，本次計算主要考慮如下施工工況（見表2）：

3.4計算荷載。

（1）在工況一下的計算荷載考慮如下：風荷載：由于主塔支架較高，所以需考慮風速高度變化修正系數，支架所承受的風荷載如表3所示。

3支架在混凝土荷載、施工臨時荷載

及水平風荷載作用下豎向和水平變形圖（mm） 圖4支架在混凝土荷載、施工臨時荷載

及水平風荷載作用下水平變形圖（mm）（2）本支架計算考慮了支架體系自重，計算實際澆筑混凝土重量，同時考慮到混凝土振搗及模板系統等施工臨時荷載，以澆筑的混凝土自重乘以1.2的系數進行考慮。把橫梁及其施工荷載分解為沿塔軸線方向和垂直于塔軸線方向的力。垂直于塔軸線方向的力由安裝在14號塊上的貝雷梁支架承擔，沿塔軸線方向的荷載由主塔630鋼管支架支撐承擔。把沿塔軸線方向的荷載分解為水平荷載和豎直荷載值如下表4所示。

4. 主塔支架分析結果

4.1撓度計算結果。 支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下最大豎向位移為6.9mm，支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下縱橋向最大水平位移為22.5mm，如圖3所示。支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下橫橋向最大水平位移為3.7mm，如圖4所示。

表4I10工字鋼承受上部結構荷載荷載類型1 荷載值（KN/m）水平荷載1 3.9豎直荷載1 18.44.2應力計算結果。

（1）D630×10鋼管柱和D325×10鋼管柱在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下的最大組合應力值分別為-31.3MPa～17.7MPa和-24.2MPa～38.1MPa，最大應力都發生在鋼管柱端部，如圖5所示。

（2）貝雷梁在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下的最大組合應力值為-59.5MPa～51.6MPa，最大應力發生

【摘要】西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，主塔采用支架體系施工，本文針對主塔支架體系施工方案進行有限元理論分析，并在該橋施工中成功應用，為今后同類型橋梁的施工方案提供參考和指導。

【關鍵詞】斜拉橋，支架施工，有限元分析

1. 工程概況

（1）西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，橋跨布置（90+110）m，橋梁全長205m，全寬40m。主塔分為下塔柱、中塔柱和上塔柱，橋面以下主塔為下塔柱，高度10.16m，其中中橫梁以下塔柱高度5.56m，塔梁結合處高度4.6m。橋面以上主塔沿橋梁中心線順橋向向北傾斜12°，豎直高度57m，分為中塔柱和上塔柱，高度分別為32.201m和24.799m。主塔豎向分成16個節段，并自下而上依次編號，節段豎直高度依次為5.56m+4.6m×7+4.603m+4.418m×3+3.436m+2.455m×2+3.635m。

（2）主塔塔頂橫梁施工方案：主塔14#節段與塔頂橫梁分開施工，先施工14#節段，再利用14#節段作為支撐，采用1組貝雷梁作為支撐反力架進行橫梁施工。塔頂橫梁施工時，橫梁及其施工荷載沿主塔軸線方向的分力由主塔630鋼管支架支撐，垂直于塔軸線方向的力由貝雷梁支架承擔。橫梁施工完成后達到設計強度，其底模、側模及反力架均拆除。支架體系為：630鋼管+4拼I45a工字鋼+貝雷梁+I45a工字鋼+I10工字鋼，如圖1所示。

圖1塔頂拱部平臺示意圖2. 主塔支架有限元分析模型

采用MIDAS軟件對主塔支架體系進行計算，計算模型如圖2所示。模型主要采用了梁單元，模型共有節點共計1726個，單元共計2314個。

3. 計算參數

3.1構件截面。主塔支架體系各主要構件的截面形式如表1所示。

2主塔支架體系計算模型局部放大圖3.2邊界條件。根據主塔支架體系的設計及工作狀態，邊界條件考慮如下：

（1）鋼管柱底部約束Dx、Dy、Dz。

（2）鋼管柱頂部與工字鋼橫梁之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

（3）工字鋼橫梁與貝雷梁之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

（4）貝雷梁與橫橋向I10工字鋼之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

3.3計算工況。根據主塔施工方案，本次計算主要考慮如下施工工況（見表2）：

3.4計算荷載。

（1）在工況一下的計算荷載考慮如下：風荷載：由于主塔支架較高，所以需考慮風速高度變化修正系數，支架所承受的風荷載如表3所示。

3支架在混凝土荷載、施工臨時荷載

及水平風荷載作用下豎向和水平變形圖（mm） 圖4支架在混凝土荷載、施工臨時荷載

及水平風荷載作用下水平變形圖（mm）（2）本支架計算考慮了支架體系自重，計算實際澆筑混凝土重量，同時考慮到混凝土振搗及模板系統等施工臨時荷載，以澆筑的混凝土自重乘以1.2的系數進行考慮。把橫梁及其施工荷載分解為沿塔軸線方向和垂直于塔軸線方向的力。垂直于塔軸線方向的力由安裝在14號塊上的貝雷梁支架承擔，沿塔軸線方向的荷載由主塔630鋼管支架支撐承擔。把沿塔軸線方向的荷載分解為水平荷載和豎直荷載值如下表4所示。

4. 主塔支架分析結果

4.1撓度計算結果。 支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下最大豎向位移為6.9mm，支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下縱橋向最大水平位移為22.5mm，如圖3所示。支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下橫橋向最大水平位移為3.7mm，如圖4所示。

表4I10工字鋼承受上部結構荷載荷載類型1 荷載值（KN/m）水平荷載1 3.9豎直荷載1 18.44.2應力計算結果。

（1）D630×10鋼管柱和D325×10鋼管柱在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下的最大組合應力值分別為-31.3MPa～17.7MPa和-24.2MPa～38.1MPa，最大應力都發生在鋼管柱端部，如圖5所示。

（2）貝雷梁在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下的最大組合應力值為-59.5MPa～51.6MPa，最大應力發生

【摘要】西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，主塔采用支架體系施工，本文針對主塔支架體系施工方案進行有限元理論分析，并在該橋施工中成功應用，為今后同類型橋梁的施工方案提供參考和指導。

【關鍵詞】斜拉橋，支架施工，有限元分析

1. 工程概況

（1）西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預應力混凝土斜拉橋，橋跨布置（90+110）m，橋梁全長205m，全寬40m。主塔分為下塔柱、中塔柱和上塔柱，橋面以下主塔為下塔柱，高度10.16m，其中中橫梁以下塔柱高度5.56m，塔梁結合處高度4.6m。橋面以上主塔沿橋梁中心線順橋向向北傾斜12°，豎直高度57m，分為中塔柱和上塔柱，高度分別為32.201m和24.799m。主塔豎向分成16個節段，并自下而上依次編號，節段豎直高度依次為5.56m+4.6m×7+4.603m+4.418m×3+3.436m+2.455m×2+3.635m。

（2）主塔塔頂橫梁施工方案：主塔14#節段與塔頂橫梁分開施工，先施工14#節段，再利用14#節段作為支撐，采用1組貝雷梁作為支撐反力架進行橫梁施工。塔頂橫梁施工時，橫梁及其施工荷載沿主塔軸線方向的分力由主塔630鋼管支架支撐，垂直于塔軸線方向的力由貝雷梁支架承擔。橫梁施工完成后達到設計強度，其底模、側模及反力架均拆除。支架體系為：630鋼管+4拼I45a工字鋼+貝雷梁+I45a工字鋼+I10工字鋼，如圖1所示。

圖1塔頂拱部平臺示意圖2. 主塔支架有限元分析模型

采用MIDAS軟件對主塔支架體系進行計算，計算模型如圖2所示。模型主要采用了梁單元，模型共有節點共計1726個，單元共計2314個。

3. 計算參數

3.1構件截面。主塔支架體系各主要構件的截面形式如表1所示。

2主塔支架體系計算模型局部放大圖3.2邊界條件。根據主塔支架體系的設計及工作狀態，邊界條件考慮如下：

（1）鋼管柱底部約束Dx、Dy、Dz。

（2）鋼管柱頂部與工字鋼橫梁之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

（3）工字鋼橫梁與貝雷梁之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

（4）貝雷梁與橫橋向I10工字鋼之間聯系用鉸接彈性連接模擬。

3.3計算工況。根據主塔施工方案，本次計算主要考慮如下施工工況（見表2）：

3.4計算荷載。

（1）在工況一下的計算荷載考慮如下：風荷載：由于主塔支架較高，所以需考慮風速高度變化修正系數，支架所承受的風荷載如表3所示。

3支架在混凝土荷載、施工臨時荷載

及水平風荷載作用下豎向和水平變形圖（mm） 圖4支架在混凝土荷載、施工臨時荷載

及水平風荷載作用下水平變形圖（mm）（2）本支架計算考慮了支架體系自重，計算實際澆筑混凝土重量，同時考慮到混凝土振搗及模板系統等施工臨時荷載，以澆筑的混凝土自重乘以1.2的系數進行考慮。把橫梁及其施工荷載分解為沿塔軸線方向和垂直于塔軸線方向的力。垂直于塔軸線方向的力由安裝在14號塊上的貝雷梁支架承擔，沿塔軸線方向的荷載由主塔630鋼管支架支撐承擔。把沿塔軸線方向的荷載分解為水平荷載和豎直荷載值如下表4所示。

4. 主塔支架分析結果

4.1撓度計算結果。 支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下最大豎向位移為6.9mm，支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下縱橋向最大水平位移為22.5mm，如圖3所示。支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下橫橋向最大水平位移為3.7mm，如圖4所示。

表4I10工字鋼承受上部結構荷載荷載類型1 荷載值（KN/m）水平荷載1 3.9豎直荷載1 18.44.2應力計算結果。

（1）D630×10鋼管柱和D325×10鋼管柱在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下的最大組合應力值分別為-31.3MPa～17.7MPa和-24.2MPa～38.1MPa，最大應力都發生在鋼管柱端部，如圖5所示。

（2）貝雷梁在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風荷載作用下的最大組合應力值為-59.5MPa～51.6MPa，最大應力發生