用于臨時系桿張拉的鋼錨梁設計

田萌，石少華，申慶燦

（1.核工業西南勘察設計研究院有限公司，成都610052；2.中鐵二院工程集團有限責任公司，成都610083）

1 工程概況

本橋為組合體系橋梁，因通航需要，主拱及西邊拱均為通航孔。中通航孔孔跨為75m+206m+75m，其中，主橋為飛雁式鋼管混凝土柔性系桿拱；西通航孔采用60m+26m 預應力混凝土T 型剛構+75m 鋼筋混凝土箱型肋拱。主拱采用4 根主管的鋼管混凝土桁式結構，單個拱肋采用4 根φ800mm×14mm 的Q345C 鋼管，采用纜索吊裝法施工；邊拱采用鋼筋混凝土箱型肋拱，肋間設置鋼筋混凝土橫撐，邊拱采用支架法施工；采用環氧噴涂鋼鉸線作為柔性系桿，以消除邊拱不平衡推力[1]。

本橋施工過程中，恰逢百年一遇洪水，上游某處山體滑坡和某木材廠大量樹木被沖至橋位處，在施工支架處堆積，因堆積體體量過大（約5000m2），導致西邊拱施工臨時鋼管柱支架被沖毀,所幸主體結構無損傷。此時，西邊拱僅施工了裸拱及端橫梁，失去支架后成為搭接在T 構上的彎梁，如圖1 所示。

圖1 臨時系桿立面（單位：cm）

裸拱不適于繼續加載，若不施工拱上立柱、橫梁則無法施工系桿轉向塊，也就無法安裝和張拉永久系桿，后續施工均無法進行。本橋工期十分緊迫，汛期后，重新搭設邊拱支架施工顯然不可行，經設計研究進行并多方商討確定：采用無支架施工臨時系桿方案，即于東、西兩邊拱端頭處對拉臨時系桿，提高西邊拱裸拱的承載力，滿足施工拱上部分立柱、橫梁，繼而為張拉永久系桿提供條件，以完成整個橋梁施工。

2 鋼錨梁構造設計

臨時系桿方案實施的關鍵是需要一個構件將水平力均勻傳遞于邊拱處，因臨時系桿張拉時集中力較大，空間狹小（邊拱端頭比T 構高0.66m），且考慮施工的可行性，最終選用鋼結構錨梁。單個鋼錨梁長6m，寬0.8m，高0.66m，全橋共計4 個。頂、底板及腹板均采用50mm 厚Q345C，橫隔板采用30mm 厚Q345C，主要構造尺寸如圖2 所示。

圖2 鋼錨梁構造

3 鋼錨梁計算

3.1 荷載輸入及模型建立

臨時系桿鋼錨梁采用容許應力法驗算，按單根拱肋需要8000kN 的水平力，每根臨時系桿張拉力為4000kN，單個鋼錨梁上作用2 根臨時系桿，張拉力通過錨墊板均勻傳遞至鋼錨梁上，錨墊板的面荷載為：q=4 000 000×4/[π（3002-1502）]=75.5MPa。

鋼錨梁與邊拱端頭混凝土采用錨栓錨固，緊貼于邊拱端頭，為面支承，計算模型中將該部分約束模擬為固結，鋼錨梁實際為支撐于邊拱端頭的懸臂梁，為了解其應力數值及分布情況，采用Midas FEA 建立實體計算模型，如圖3 所示。

圖3 范·梅塞斯應力圖（單位：MPa）

3.2 計算結論

經計算可知：鋼錨梁變形較小，最大變形出現在懸臂端，其值為4.1mm＜L/300=5.67mm（L為梁長），故剛度滿足要求；鋼錨梁最大正應力、剪應力、最大主應力均出現在錨梁懸臂根部 ， 其 值 分 別 為187.7MPa、114.3MPa、225.0MPa。JTJ 025—1986《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》規定：16Mn 鋼的軸壓、彎曲、受剪容許應力分別為200MPa、210MPa、120MPa，對于臨時結構容許提高系數為1.4，提高后16Mn 鋼的軸壓、彎曲、受剪容許應力分別為280MPa、294MPa、168MPa，故鋼錨梁受力滿足規范要求。

由上計算可知，鋼錨可采用Q345C鋼材，鋼板之間采用焊接，由于鋼板較厚，焊接應采用坡口焊，焊縫質量要求達到一級并符合GB 50205—2001《鋼結構工程施工質量驗收規范》的要求。

4 鋼錨梁施工

鋼錨梁采用工廠制作，檢驗合格運至現場安裝，如圖4所示。

圖4 鋼錨梁及臨時系桿

5 結語

本文采用Midas FEA 對張拉臨時系桿用鋼錨梁進行精細化分析，得出其應力、位移極值及分布情況，并作為優化結構構造的依據。經實踐檢驗，本橋鋼錨梁的設計安全、適用、經濟，希望能為類似橋梁臨時構件設計提供參考。