連續梁橋懸臂澆筑施工臨時結構設計

李 光 銀

(平遙縣新光亮建筑安裝有限公司，山西 平遙 031100)

連續梁橋懸臂澆筑施工臨時結構設計

李 光 銀

(平遙縣新光亮建筑安裝有限公司，山西 平遙 031100)

以40 m+64 m+40 m預應力混凝土連續梁橋為工程背景，設計出了其采用懸臂澆筑法進行施工所需用的0號塊托架、掛籃和邊跨現澆支架等臨時結構，除墩梁臨時錨固部分采用了手算計算外，其他都用MIDAS/CIVIL軟件進行了局部或整體建模計算分析，經過反復修正，確定了最終設計方案，所設計的臨時結構在強度、剛度、穩定性方面均達到了相關規范的要求，滿足了安全、經濟、拆裝方便的設計原則。

連續梁橋，懸臂澆筑法，臨時結構，掛籃

1 工程概況

本橋采用40 m+64 m+40 m三跨預應力混凝土變截面單箱單室連續箱梁橋，箱梁頂板寬度為11.70 m，底板寬度為6.40 m，支點處梁高5.0 m，跨中梁高3.0 m，頂板厚35 cm～60 cm，底板厚40 cm～80 cm，腹板厚48 cm～80 cm。箱梁底按二次拋物線變化。

本橋共分9種現澆段，其中0號塊長9.0 m，1號～3號段長3.5 m，4號～7號段長4.0 m，邊跨直線段長7.7 m，8號合龍段與中跨合龍段長2.0 m。其中，0號塊采用托架上現澆施工，1號～7號段為掛籃懸澆施工，懸澆段混凝土方量最大為1號現澆段，方量約50.55 m3，邊跨直線段為支架上現澆施工。

2 設計依據

設計依據主要有：1)《主橋施工圖》。2)GB 50017—2003鋼結構設計規范。3)TB 10002.2—2005鐵路橋梁鋼結構設計規范。4)《橋梁施工臨時結構設計》。5)JGJ 166—2008建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術規范。6)TB 10002.5—2005鐵路橋涵地基和基礎設計規范。

3 臨時錨固設計

3.1 結構設計

根據墩頂尺寸，初擬臨時錨固布設形式為：臨時錨固措施采用Φ32精軋螺紋鋼及C50混凝土，布置在永久支座兩側，錨固尺寸為200 cm×80 cm，每側兩個，共四個，中心距為3.2 m。為拆除方便，臨時支座上下各設置一層5 cm厚同強度硫磺砂漿墊層。錨固鋼筋設置在臨時支座內，錨入主墩1.5 m，錨入梁內0.85 m。

3.2 荷載計算

臨時錨固承受：梁體自重、掛籃重和兩側懸臂最大不平衡彎矩，荷載計算兩種工況：

工況一：考慮中墩兩側結構的不均勻性、施工不平衡荷載及風荷載影響；

工況二：考慮懸臂最大時一側掛籃及混凝土掉落的情況。

3.3 臨時錨固支反力計算及設計檢算

根據工況一、二的荷載計算臨時錨固支反力，以最大壓力檢算混凝土受壓強度，以最大拉力確定錨固鋼筋數量。最終確定臨時錨固布設形式如圖1所示。

4 托架設計

4.1 結構形式

橫桿、斜桿及豎桿均為雙28b槽鋼構成的截面，材料為Q235鋼，斜桿與豎桿截面相同，每片托架結構形式如圖2所示，圖2中1—1，2—2單位為mm，其他為cm。橋墩順橋向兩側每側布置4片，共8片。

4.2 荷載計算

托架承受0號塊兩側懸出墩外部分的重量及各種施工荷載，各施工荷載按懸出部分重量的20%計。

4.3 受力檢算

根據托架結構形式用MIDAS建立托架計算模型，所有桿件均為梁單元。邊界條件為：上支點約束橫桿軸向位移，下支點約束所有線位移及托架片平面外的角位移，用銷子連接的桿端釋放梁端約束。根據托架上部結構形式確定加載位置并加載，根據計算結果檢算各桿件、銷子、焊縫和螺紋鋼的強度，并檢算受壓桿件的穩定性。

5 掛籃設計

5.1 荷載系數及荷載組合

1)荷載系數。

考慮箱梁混凝土澆筑時脹模等因素的超載系數：1.05；

掛籃空載行走時的沖擊系數：1.1；

澆筑混凝土和掛籃行走時的抗傾覆穩定系數：2.0。

2)荷載組合。

荷載組合Ⅰ：混凝土重量+超載+動力附加荷載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；

荷載組合Ⅱ：混凝土重量+超載+混凝土偏載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；

荷載組合Ⅲ：混凝土重量+超載+人群和施工機具荷載+掛籃自重；

荷載組合Ⅳ：沖擊附加荷載+掛籃自重。

荷載組合Ⅰ，Ⅱ用于主桁承重系統強度和穩定性計算；荷載組合Ⅲ用于剛度計算(穩定變形)；荷載組合Ⅳ用于掛籃系統行走計算。

5.2 掛籃的結構設計

本掛籃為菱形掛籃，總長9.0 m，高3.0 m，錨固在已澆筑好的梁段上，懸臂長5.0 m，掛籃主要由主桁系統、錨固系統、走行系統、橫向連接系、橫梁、吊桿、縱梁、內外滑梁組成。其中，主桁為雙28b槽鋼內加焊鋼板構成的箱形截面，橫向連接系截面為雙100 mm等肢角鋼，錨固鋼筋及吊桿為Φ32精軋螺紋鋼，縱梁及內滑梁為45b工字鋼，外滑梁為50b工字鋼，橫梁為雙45b工字鋼焊成格構式構件。掛籃總圖如圖3所示。

5.3 施工工況分析

該橋T構共分為0號～8號塊，1號～7號塊為懸澆段，8號塊為合龍段。懸澆段中，1號～3號塊各長3.5 m，1號塊最重為134.0 t；4號～7號塊各長4.0 m，4號塊最重為116.2 t。懸澆施工中，1號塊、4號塊均為不利荷載考慮節段。

工況一：掛籃在0號塊上拼裝完成并一切準備就緒后，澆筑1號塊。由于1號塊為全T構懸澆塊中最重塊，屬不利荷載，需對掛籃整個結構進行計算。

工況二：掛籃行走至3號塊，并一切準備就緒后，澆筑4號塊。4號塊為全T構懸澆4 m節段中最重塊，屬不利荷載，需對掛籃整個結構進行計算。

工況三：掛籃行走前移時，依次脫掉側模、底模，使其與梁保持適當距離，內外滑梁后端吊桿改為吊環，解除下后橫梁吊桿臨時將其掛到兩外滑梁上，鋪設軌道，解除后錨，用千斤頂將主桁及模板系統拖拉到位。在掛籃到位內外滑梁后端未加吊桿時，內外滑梁支撐跨度最大，需對其進行檢算，且主桁后錨亦需檢算。

5.4 建模檢算

利用MIDAS軟件建立掛籃空間計算模型。模型均采用梁單元，但根據實際通過釋放梁端約束的方式使掛籃主桁、橫聯桿件滿足桁架受力特征，吊桿滿足桿單元受力特征。縱梁與前后橫梁均為鉸接。一般支撐條件為：主桁后錨點及底模后錨點約束所有線位移及x，z方向角位移，主桁前支點約束豎向、側向位移及側向角位移。掛籃主體結構材料為Q235鋼，彈性模量為206 GPa吊桿為Φ32精軋螺紋鋼且不計其伸長變形(彈性模量定為109)。

根據掛籃結構形式計算作用于掛籃縱橫梁及內、外滑梁上的各種荷載并加到掛籃計算模型上，根據計算結果分別檢算掛籃各主要構件的強度、剛度、穩定性。

6 邊跨現澆支架設計

6.1 支架形式

支架采用碗扣式支架。按照碗扣式腳手架的規范，擬定支架的形式為：最下面設30 cm厚C20混凝土墊層，其上放枕木，枕木上放可調式底座，用以調整橫桿在同一高度，同時調整豎面標高，中間立桿連接，排距0.6 m，行距0.6 m(底、腹板區)，0.9 m(翼板區)，步距1.2 m，縱橫向用橫桿連接，上面設可調式托撐，用來調整箱梁底模標高，然后在托撐上放15 cm×15 cm規格的縱木，縱木上設橫木(規格10 cm×10 cm)，間距0.3 m，最后將箱梁底模鋪設在橫木上，支架四周邊架體(縱、橫)由底至頂連續設置豎向剪刀撐，其間距為3跨，底部和頂部設水平剪刀撐，中間水平剪刀撐間距設置為4跨。支架結構形式如圖4所示。

6.2 荷載計算

根據橫木間距及箱梁截面尺寸，計算作用于每根橫木上的荷載，利用MIDAS，建立支架縱橫木計算模型，支撐條件為，縱木下鋼管支撐處，只約束豎向位移。對模型進行加載，根據計算結果檢算橫木縱木的強度和剛度，根據縱木下支反力檢算鋼管的強度和穩定性，以及混凝土墊層和地基承載力檢算。

7 結語

上述所設計的臨時結構，在強度、剛度、穩定性方面均達到了相關規范的要求，而且結構強度運用的較為充分，滿足了安全、經濟、拆裝方便的設計原則。

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Temporary structural design of continuous beam bridge casting construction

Li Guangyin

(PingyaoXinguangliangBuildingInstallationCo.,Ltd,Pingyao031100,China)

Based on the 40 m+64 m+40 m PC continuous beam bridge, this article designed the bracket of 0# block, traveler and the bracket of said span which used to the construction of this bridge. Besides the pier-beam temporary anchorage, the software of MIDAS /CIVIL is used to calculate and analysis, after repeated correction, the final design was determined. The temporary structures of designed in strength, stiffness and stability have reached the requirements of related specifications, which meet the principal of design that security, economic and convenient to build and demolition.

continuous beam bridge, cantilever laying method, temporary structures, traveler

2015-02-28

李光銀(1966- )，男，工程師

1009-6825(2015)13-0180-03

U448.214

A