懸臂現澆連續箱梁橋0#節段支架設計與應用

李 瓏

（濱州市公路事業發展中心，山東 濱州 256600）

0 引言

0節段是大跨徑預應力懸臂現澆連續箱梁橋的初始梁段，其施工質量的優劣直接影響上部結構成橋受力狀態和成橋線型。一般采用落地支架或墩頂托架的方法對墩頂0節段進行就地現澆施工。根據本橋基礎承載力等現場條件，墩頂的0節段采用落地式支架支撐結構。該種結構具有結構簡單，受力明確穩定、施工方便等特點。本文利用有限元法輔助使用相關專業軟件構建結構模型，依據合理的施工方案對0節段支架體系進行分析。通過計算分析本項目設計的支架體系在不同工況下整體和局部的技術參數均滿足規范的規定，因此其設計是可行的，不僅為0節段支架的施工提供了數據支撐，還對類似工程實踐具有借鑒意義。

1 工程背景

K33+126.9徒駭河大橋位于S247樂胡線改建工程惠民縣段，跨越徒駭河，橋梁全長為667米，橋梁正交水流方向。主橋全長180米，橋跨組合為50米+80米+50米；主橋上部結構采用預應力變截面連續箱梁結構，施工時采用掛籃同步對稱懸澆施工。0節段長11米，采用鋼管支架進行節段混凝土現澆施工，同時在墩頂臨時錨固。

2 支架結構

支架采用鋼管組合結構，其立柱支撐與承臺頂面固結。箱梁底模采用排架、面板結構，底模排架采用槽鋼花架，而側模作用于側模縱梁上。

3 主要截面及材料性能

3.1 主要截面

各構件的截面形式見表1。

表1 主要截面形式

3.2 材料性能

（1）混凝土容重，取26KN/m。

（2）鋼彈性模量，取E=2.1×10N/mm。

（3）材料強度設計值：鋼f=215N/mm，f=125N/mm；方木f=15N/mm。

4 計算荷載及工況

荷載采用混凝土自重、模板支架自重、施工荷載、砼振搗荷載等。

4.1 計算荷載

（1）混凝土自重，混凝土自重按照0#節段實際重量計算，荷載系數取1.2。

（2）模板及支撐荷載，按均布荷載計算，取1KN/m，荷載系數取1.2。

（3）施工荷載，按均布荷載計算，取2.5KN/m，荷載系數取1.4。

（4）砼振搗荷載，取4KN/m，荷載系數取1.4。

4.2 計算工況

主要考慮的荷載工況：混凝土重量（含施工臨時荷載）。

5 支架計算

5.1 計算模型

支架結構計算采用有限元軟件建立墩旁支架模型，模型選取9墩旁支架進行計算。立柱在柱腳處固結，主縱梁與主橫梁鉸接，立柱通過平聯與墩身連接因此也為固結等。

5.2 計算結果

5.2.1 側模縱梁

側模縱梁采用2[25b槽鋼，對應于側模支架。其計算結果見圖1所示。

圖1 側模縱梁應力

經軟件計算，側模橫梁組合應力最大值和最小值分別為27.2Mpa和-51.3Mpa，均小于Q235B強度設計值215Mpa，滿足要求。

5.2.2 底板橫梁

底板橫梁采用I45b工字鋼，分為兩種工況。其計算結果見圖2～5所示。

圖2 底板橫梁應力

（1）澆筑底板、腹板及頂板混凝土時，橫梁跨中為最不利工況。

圖3 底板橫梁撓度

（2）澆筑翼板混凝土。

圖4 底板橫梁應力

5.2.3 支架結構

支架立桿采用Φ529*8mm鋼管，支架縱梁采用2I32b工字鋼，橫向連接平桿采用2[25a槽鋼，橫向連接斜桿采用[25a槽鋼。其計算結果見圖6～9所示。

圖6 支架整體應力

圖7 支架縱梁應力

圖8 支架鋼管應力

圖9 支架反力

經軟件計算，鋼管支架組合應力最大值和最小值為117.3Mpa和-96.8Mpa，其中支架縱梁組合應力最大值和最小值為117.3Mpa和-96.8Mpa；連接桿組合應力最大值和最小值為21.4Mpa和-12.4Mpa；鋼管立柱組合應力最小值為-82.5Mpa，均小于Q235B強度設計值215Mpa，滿足要求。鋼管支點反力分別為619.1KN、613.2KN；墩頂支架縱梁處豎向支點反力為235.6KN，水平力219KN。

5.3 鋼管穩定性驗算

穩定性計算結果如圖10所示，臨界荷載系數最小值為14.1，大于1.3，因此結構穩定，滿足要求。

圖10 鋼管支架位移等值線圖及臨界荷載系數

6 結語

通過驗算，本項目設計的0節段支架體系中整體和局部的強度、穩定性均滿足要求，因此其設計是可行的，可以作為進行下道工序施工的依據。并在工程實際施工中圓滿完成了施工任務。值得注意的是在有限元軟件建立支架模型時，合理的選取邊界條件，是設計符合實際情況的重要保障，需要重點關注。