彭湖高速特大橋現(xiàn)澆支架的受力計(jì)算及穩(wěn)定性分析

黃夏雨

（南昌鐵路勘測設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，南昌330000）

1 工程概況

彭湖高速特大橋35#～38#橋墩間采用40m+56m+40m 連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)梁梁部采用單箱單室，箱梁頂寬11.9～12.5m，底寬5.74m，翼緣板寬2.90m；箱梁跨中梁高2.8m，根部梁高4.4m,邊支點(diǎn)中心線至梁端0.6m。一側(cè)A9 梁段混凝土合計(jì)約126.2m3。

2 主橋總體施工方案

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的施工設(shè)計(jì)說明及主橋箱梁梁部施工順序圖的要求，主橋梁體施工采用懸臂灌注法施工，墩頂梁段分別在各墩頂灌注，其余各梁段（除A9 外）采用活動(dòng)掛籃懸臂灌注，A9 梁段采用支架現(xiàn)澆。本方案針對(duì)A9 梁段現(xiàn)澆細(xì)化為采用搭設(shè)碗扣式腳手架的方法澆注連續(xù)梁混凝土，計(jì)算荷載按連續(xù)梁混凝土全斷面一次澆筑。

3 模型計(jì)算

使用Midas Civil 有限元軟件建立空間模型，對(duì)滿堂腳手架采用空間梁單元進(jìn)行模擬，考慮支架及梁體側(cè)模風(fēng)荷載的影響，驗(yàn)算滿堂腳手架整體的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性。

3.1 支架自重（G1）

由程序自動(dòng)加載(自重系數(shù)1.3)。

3.2 支架上作用荷載（G2）

支架上作用荷載包括：（1）待澆注梁體自重q1（混凝土重度γ=26.0kN/m3）；（2）模板系統(tǒng)重q2；（3）施工人、機(jī)具重q3；（4）規(guī)范允許內(nèi)結(jié)構(gòu)超方重量4；（5）混凝土振搗重量q5[2]。

根據(jù)《九景衢鐵路彭湖高速公路特大橋邊跨A9 梁段現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)計(jì)算單》第3.2 節(jié)可得出各梁段A1～A3 區(qū)域立桿豎向荷載分布情況，統(tǒng)計(jì)如表1 所示。

表1 各梁段A1～A3 區(qū)域立桿豎向荷載分布情況kN

3.3 風(fēng)荷載（G3）

橫向基本風(fēng)壓按p=0.5kPa 選取。

計(jì)算時(shí)，梁部模板系統(tǒng)所受風(fēng)荷載為P1=11.6×2.8×0.5=16.24kN，以集中力的形式平均作用在沿縱橋向立桿頂節(jié)點(diǎn)上g=1/17=0.96kN（其中，g 為立桿頂節(jié)點(diǎn)平均作用力；17 為縱橋向立桿頂節(jié)點(diǎn)數(shù)）。

實(shí)際施工過程中，支架系統(tǒng)可能設(shè)置其他措施導(dǎo)致支架系統(tǒng)不透風(fēng)，計(jì)算時(shí)風(fēng)荷載按不透風(fēng)墻考慮[3～5]，所受風(fēng)荷載P=9.6×12×0.5=57.6kN，則不透風(fēng)一面支架風(fēng)荷載集度q6=0.2kN/m。

4 支架計(jì)算分析

4.1 內(nèi)力及位移計(jì)算

利用有限元軟件Midas Civil 建立現(xiàn)澆支架計(jì)算模型，所有單元均采用梁單元。模型共3 520 個(gè)節(jié)點(diǎn)，12 834 個(gè)單元，腳手架立桿底邊界條件均采用鉸接。Midas Civil 計(jì)算模型如圖1 所示。

4.2 計(jì)算結(jié)果

4.2.1 強(qiáng)度

在工況一（荷載組合：荷載G1+荷載G2+荷載G3）作用下，支架系統(tǒng)最大組合應(yīng)力為82.64MPa，小于205MPa，受力滿足要求。結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖如圖2 所示。

圖2 支架應(yīng)力圖

4.2.2 位移

在工況二（荷載組合：荷載G1+荷載q1+荷載q2）作用下，支架系統(tǒng)最大組合位移（Z 方向位移，腳手架計(jì)算長度為1.2m）為2.95mm ＜1 200/400=3.0mm，剛度滿足要求。位移圖如圖3 所示。

4.2.3 整體穩(wěn)定計(jì)算（屈曲分析）

在工況一（荷載組合：荷載G1+荷載G2+荷載G3）作用下，對(duì)支架系統(tǒng)進(jìn)行屈曲穩(wěn)定分析，分析模態(tài)圖如圖4～圖6 所示。

由圖4～圖6 可知，一階至三階模態(tài)臨界荷載系數(shù)λ 最小值為10.06，大于4，故支架系統(tǒng)滿足整體穩(wěn)定要求。

圖4 一階模態(tài)分析圖

圖6 三階模態(tài)分析圖

5 結(jié)語

綜上所述，滿堂腳手架結(jié)構(gòu)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足現(xiàn)行規(guī)范的相關(guān)要求，結(jié)構(gòu)安全可靠，本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)滿堂支架計(jì)算與設(shè)計(jì)進(jìn)行一定程度的剖析和探討，滿堂支架現(xiàn)澆施工工藝有運(yùn)用范圍廣、操作簡單、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，但在實(shí)際項(xiàng)目中必須進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)驗(yàn)算，以保障施工過程中的安全。