用于臨時系桿張拉的鋼錨梁設(shè)計

田萌，石少華，申慶燦

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

1 工程概況

本橋?yàn)榻M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?yàn)轱w雁式鋼管混凝土柔性系桿拱；西通航孔采用60m+26m 預(yù)應(yīng)力混凝土T 型剛構(gòu)+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(jié)構(gòu)，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(shè)置鋼筋混凝土橫撐，邊拱采用支架法施工；采用環(huán)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(dǎo)致西邊拱施工臨時鋼管柱支架被沖毀,所幸主體結(jié)構(gòu)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(gòu)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(xù)加載，若不施工拱上立柱、橫梁則無法施工系桿轉(zhuǎn)向塊，也就無法安裝和張拉永久系桿，后續(xù)施工均無法進(jìn)行。本橋工期十分緊迫，汛期后，重新搭設(shè)邊拱支架施工顯然不可行，經(jīng)設(shè)計研究進(jìn)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(gòu)造設(shè)計

臨時系桿方案實(shí)施的關(guān)鍵是需要一個構(gòu)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?。ㄟ吂岸祟^比T 構(gòu)高0.66m），且考慮施工的可行性，最終選用鋼結(jié)構(gòu)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(gòu)造尺寸如圖2 所示。

圖2 鋼錨梁構(gòu)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(yīng)力法驗(yàn)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(jié)，鋼錨梁實(shí)際為支撐于邊拱端頭的懸臂梁，為了解其應(yīng)力數(shù)值及分布情況，采用Midas FEA 建立實(shí)體計算模型，如圖3 所示。

圖3 范·梅塞斯應(yīng)力圖（單位：MPa）

3.2 計算結(jié)論

經(jīng)計算可知：鋼錨梁變形較小，最大變形出現(xiàn)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(yīng)力、剪應(yīng)力、最大主應(yīng)力均出現(xiàn)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(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：16Mn 鋼的軸壓、彎曲、受剪容許應(yīng)力分別為200MPa、210MPa、120MPa，對于臨時結(jié)構(gòu)容許提高系數(shù)為1.4，提高后16Mn 鋼的軸壓、彎曲、受剪容許應(yīng)力分別為280MPa、294MPa、168MPa，故鋼錨梁受力滿足規(guī)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(yīng)采用坡口焊，焊縫質(zhì)量要求達(dá)到一級并符合GB 50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》的要求。

4 鋼錨梁施工

鋼錨梁采用工廠制作，檢驗(yàn)合格運(yùn)至現(xiàn)場安裝，如圖4所示。

圖4 鋼錨梁及臨時系桿

5 結(jié)語

本文采用Midas FEA 對張拉臨時系桿用鋼錨梁進(jìn)行精細(xì)化分析，得出其應(yīng)力、位移極值及分布情況，并作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)造的依據(jù)。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，本橋鋼錨梁的設(shè)計安全、適用、經(jīng)濟(jì)，希望能為類似橋梁臨時構(gòu)件設(shè)計提供參考。