臺城河特大橋連續梁0號塊輕便三角托架設計

師 雯

(中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

臺城河特大橋連續梁0號塊輕便三角托架設計

師 雯

(中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

針對大跨度連續梁的0號塊支架的方案選取，建立模型，分析了0號塊托架的受力狀態，闡述三角托架的設計過程，對三角托架在大跨度連續梁的使用和推廣具有一定的指導意義。

連續梁0號塊托架，輕便，受力計算

1 概述

大跨度連續梁0號塊托架的設計形式多種多樣，目前施工單位設計的鋼管支撐架，存在使用局限性大、結構安全性不夠、鋼材用量大等缺點。所以連續梁托架在施工過程中，必須對其采用科學性、合理化的方案優化，使其本身所固有的缺點得到改善，在降低施工成本、節約工期的同時讓施工的質量得到保證。

2 工程概況

臺城河特大橋主跨為(70+108+70)m三向預應力鋼筋混凝土連續梁體系，全長249.5 m(含兩側梁端至邊支座中心各0.75 m)，其中43號主墩距離河岸約40 m，44號主墩距離河岸約15 m，河面寬度120 m，水深約4.0 m。箱梁總寬為12.2 m，全橋共分59個梁段，其中A0段長13 m，懸澆段長度分別為3 m，3.5 m，4.0 m，邊中合龍段均為2 m，從A1，B1段起步采用掛籃懸臂澆筑法施工。

3 三角托架設計

3.1托架方案

由于水中墩施工采用18 m長鋼板樁，墩身高度13.85 m，如果先施工0號塊，鋼板樁則無法拔除。因此連續梁0號塊梁段不宜采用常規的落地式鋼管支撐架施工方案，根據現場實際情況采用墩旁三角桁架型托架，作為連續梁0號塊梁段模板施工支架。

每個0號梁段共布置4肢三角托架，每側2肢，對稱于墩身兩側布置，兩榀托架間距4.65 m。三角桁架斜支撐柱采用直徑300 mm、壁厚14 mm的無縫鋼管制作；上桁水平桿件采用2Ⅰ56b工字鋼組合結構；上部平臺橫向分布梁N3采用Ⅰ40a工字鋼；墩身A點,B點預埋40b槽鋼錨固；三角托架水平拉桿之間設置水平橫撐。

三角托架由三角桁架和橫向分布Ⅰ40b工字鋼橫梁兩部分組成。其基本結構布置見圖1。

3.2荷載計算

0號梁段全長13 m，兩側懸出墩身外各4.25 m落在支撐架上。0號梁段一次澆筑，支撐架承擔墩頂懸出部分混凝土、支架模板、施工人員和機械活載的重量。

1)支撐架承擔梁段對應橫截面積：

1—1橫截面積：A1=36.065 m2；2—2橫截面積：A2=26.047 m2；

2)計算設計荷載。

a.支撐梁段結構恒載：q1=0.5rc(A1+A2)=807.46 kN/m。b.模板重量：q2=qB=31 kN/m；B為梁寬，12.2 m。c.支架臨時結構重量：q3=15%,q1=121.12 kN/m。d.施工人員和機械活載：q4=1 kN/m2×B=12.2 kN/m。e.結構平均設計線性荷載：q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4q4=1 168.58 kN/m。

計算荷載比較結構自重放大系數：K=1.447。

3.3結構內力計算

計算節點分擔荷載。三角托架受力分析簡圖見圖2。

根據力矩平衡原理可得各節點及桿件內力。計算結果見表1。

表1 墩外懸臂段三角托架節點設計荷載計算表 kN

3.4支架結構設計

斜支撐柱分擔荷載R=1 412 kN。

擬采用直徑300 mm、壁厚14 mm的無縫鋼管制作，材質Q235。其幾何物理特征：橫截面積A=126 cm2，回轉半徑i=10.12 cm，自由受壓長L=710 cm。長細比λ=βL/i=710/10.12=70.16，折減系數φ=0.838。

允許支撐能力：[R]=φAf=2 270 kN，安全系數1.61，大于1.3，滿足要求。

2)水平桿件N2。

單根N2桿件內力：單根N2桿件最大剪力T=1 153 kN；單根N2桿件最大彎矩M=1 152 kN，最大水平力F=706 kN。

擬定N2采用2Ⅰ56b工字鋼組合結構，Q235鋼材，節點處采用15 mm鋼板補強。上下部設置360 mm×15 mm蓋板，蓋板四周與工字鋼滿焊，焊縫高度15 mm。工字鋼兩側設置520×62×10的豎向加強鋼板，間距50 cm。

a.核算彎曲拉壓應力。

而醫學影像的共享，更多指醫學影像檔案、影像資料、影像圖形的信息共享以及實現PACS(Picture Archiving and Communication Systems, PACS)或其他臨床信息系統中患者數據傳輸，或是對病人報告、關鍵影像等的安全訪問。從數據的角度來談，共享包括醫療機構內部的影像檢查數據，包括普通放射、CT、核醫學、超聲波、心臟電生理等影像相關的系統產生的數據；而醫療機構外部數據，包括社區遠程診斷相關的影像學檢查數據和遠程會診的影像數據等[8]。可見，共享更多涉及數據、圖像、資料、訪問權限等。

b.核算彎曲撓度。

假設單位均布荷載q=1，計算單位荷載q=1下最大彎矩和最大撓度。

c.抗剪強度驗算。

3)橫向分配梁N3。

采用Ⅰ40a工字鋼，Q235鋼材，其物理特征為：橫截面積A=86.1 m2，每延米重量67.6 kg/m，截面慣性矩Ix=21 720 cm4，抗彎模量Wx=1 090 m3，Ix/Sx=34.1 cm，d=10.5 mm。

單根N3主梁的設計控制最大內力為：最大彎矩為：Mmax=788.33 kN·m，最大剪力：Tmax=1 495.02 kN。

a.強度驗算。

b.撓度驗算。

利用位移相似比例法計算，驗算最大彎矩外的撓度變形值。設N2主梁上作用單位力q=1。

c.抗剪強度驗算。

安全儲備系數K=2.39，滿足要求。

4)主要節點設計與驗算。

a.C節點驗算。

C節點承擔荷載：豎向剪力T=1 222 kN，水平壓力F=706 kN，合力F=1 412 kN。

C節點采用兩組40b槽鋼背拼，端部內側采用1 250 mm×320 mm×10 mm鋼板加強，節點處采用φ250×20 mm鋼板加強。40b槽鋼幾何特性，橫截面積：A=83 m2，慣性矩：Ix=18 640 cm4。

組合截面幾何特性，橫截面積：A=2×83+2×32×1.0=230 cm2。

慣性矩：∑Ix=2×(18 640+1×323/12)=42 741 cm4。

最大彎曲拉壓應力驗算:

節點懸臂長度L=23 cm，最大彎矩：Mmax=LR=281.1 kN·m。

節點板孔壁強度檢算：

節點承擔最大荷載：豎向剪力T=1 222 kN，水平壓力F=706 kN，合力F=1 412 kN。孔壁厚度δ=84 mm(補強)，孔壁直徑122 mm，銷軸直徑120 mm。

b.A,B節點驗算。

A,B節點承擔荷載：豎向剪力T=1 163 kN，水平拉力F=706 kN，合力F=1 360 kN。

A節點采用兩組40b槽鋼對拼，端部內側采用1 250 mm×320 mm×10 mm鋼板加強，節點處采用φ200×20 mm鋼板加強。B節點采用40 mm厚的直角梯形鋼板，節點處采用φ250×20 mm鋼板補強。根據C節點計算情況，不需對A,B節點情況進行驗算，A,B節點受力情況滿足要求。

c.軸銷強度驗算。

為施工方便，軸銷統一采用材質30鉻錳鈦軸承鋼，直徑120(M122)軸銷。

根據節點荷載分析，B，C節點軸銷承受的荷載最大，為抗剪力T=1 412 kN。軸銷雙面抗剪，抗剪切面積A=113.1 cm2。

軸銷壁銷壓應力與孔壁接觸應力要相等，即σmax=290.3 MPa，遠小于30鉻錳鈦抗壓強度f=1 105 MPa，滿足要求。

d.穩定性設施。

在兩組N2鋼梁之間，設置兩根∠75×5角鋼斜拉桿，鋼梁端部設連接鋼管，鋼管直徑200 mm、壁厚6 mm，兩端焊接，與墩身角鋼形成閉合橫撐。斜拉桿按拉桿檢算，橫撐按壓桿檢算。

4 結語

以臺城河特大橋連續梁施工為載體，系統研究了0號塊托架受力情況，通過合理選擇結構型式，保證結構安全；準確建立數學模型，計算各桿件受力；采取極限狀態法設計選擇各桿件截面與材質。根據現場實際情況選擇合理的結構形式，節點部位優先選用鉸接節點，受力明確清楚，沒有附加應力，采用工廠加工現場安裝，避免現場焊接的質量不易保證的風險。對于臨時結構設計，節點處的局部應力比一般桿件截面應力大出幾倍，甚至成為桿件設計控制因素，因此，要認真對待局部應力的檢算。

[1] 劉東躍.施工臨時支撐結構專項技術方案[M].沈陽：遼寧科學技術出版社,2013.

[2] GB 50017—2003,鋼結構設計規范[S].

[3] 周水興.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2001.

[5] 交通部第一公路工程總公司.橋涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[6] 袁 駟.結構力學求解器[M].北京：高等教育出版社，2001.

[7] 黃紹金,劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

[8] TZ324—2010,鐵路預應力混凝土連續梁(剛構)懸臂澆筑施工技術指南[S].

[9] TB 10110—2011，鐵路混凝土梁支架法施工技術規程[S].

[10] 章希勝,武 震,張景春.機械零件的接觸應力計算[J].機械，2007,27(1)：63-64.

Designof0#blocklightweighttrianglesupportforcontinuousbeamofTaichengRiverBridge

ShiWen

(ChinaRailway20thBureauGroupFirstEngineeringCo.,Ltd,Suzhou215151,China)

0# block bracket for large span continuous beam scheme selection, model establishment, stress analysis of the 0# block bracket, and expounds the design process of the triangular bracket, has a certain guiding significance for the use and promotion of continuous beam in large span triangular brackets.

continuous beam 0# block bracket, light, stress calculation

1009-6825(2017)32-0145-03

2017-09-04

師 雯(1984- )，女，工程師

U448.215

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