懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋0#節(jié)段支架設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李 瓏

（濱州市公路事業(yè)發(fā)展中心，山東 濱州 256600）

0 引言

0節(jié)段是大跨徑預(yù)應(yīng)力懸臂現(xiàn)澆連續(xù)箱梁橋的初始梁段，其施工質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響上部結(jié)構(gòu)成橋受力狀態(tài)和成橋線型。一般采用落地支架或墩頂托架的方法對(duì)墩頂0節(jié)段進(jìn)行就地現(xiàn)澆施工。根據(jù)本橋基礎(chǔ)承載力等現(xiàn)場(chǎng)條件，墩頂?shù)?節(jié)段采用落地式支架支撐結(jié)構(gòu)。該種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確穩(wěn)定、施工方便等特點(diǎn)。本文利用有限元法輔助使用相關(guān)專業(yè)軟件構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型，依據(jù)合理的施工方案對(duì)0節(jié)段支架體系進(jìn)行分析。通過(guò)計(jì)算分析本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的支架體系在不同工況下整體和局部的技術(shù)參數(shù)均滿足規(guī)范的規(guī)定，因此其設(shè)計(jì)是可行的，不僅為0節(jié)段支架的施工提供了數(shù)據(jù)支撐，還對(duì)類似工程實(shí)踐具有借鑒意義。

1 工程背景

K33+126.9徒駭河大橋位于S247樂(lè)胡線改建工程惠民縣段，跨越徒駭河，橋梁全長(zhǎng)為667米，橋梁正交水流方向。主橋全長(zhǎng)180米，橋跨組合為50米+80米+50米；主橋上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力變截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，施工時(shí)采用掛籃同步對(duì)稱懸澆施工。0節(jié)段長(zhǎng)11米，采用鋼管支架進(jìn)行節(jié)段混凝土現(xiàn)澆施工，同時(shí)在墩頂臨時(shí)錨固。

2 支架結(jié)構(gòu)

支架采用鋼管組合結(jié)構(gòu)，其立柱支撐與承臺(tái)頂面固結(jié)。箱梁底模采用排架、面板結(jié)構(gòu)，底模排架采用槽鋼花架，而側(cè)模作用于側(cè)?？v梁上。

3 主要截面及材料性能

3.1 主要截面

各構(gòu)件的截面形式見(jiàn)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值：鋼f=215N/mm，f=125N/mm；方木f=15N/mm。

4 計(jì)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(jì)算荷載

（1）混凝土自重，混凝土自重按照0#節(jié)段實(shí)際重量計(jì)算，荷載系數(shù)取1.2。

（2）模板及支撐荷載，按均布荷載計(jì)算，取1KN/m，荷載系數(shù)取1.2。

（3）施工荷載，按均布荷載計(jì)算，取2.5KN/m，荷載系數(shù)取1.4。

（4）砼振搗荷載，取4KN/m，荷載系數(shù)取1.4。

4.2 計(jì)算工況

主要考慮的荷載工況：混凝土重量（含施工臨時(shí)荷載）。

5 支架計(jì)算

5.1 計(jì)算模型

支架結(jié)構(gòu)計(jì)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(jìn)行計(jì)算。立柱在柱腳處固結(jié)，主縱梁與主橫梁鉸接，立柱通過(guò)平聯(lián)與墩身連接因此也為固結(jié)等。

5.2 計(jì)算結(jié)果

5.2.1 側(cè)模縱梁

側(cè)?？v梁采用2[25b槽鋼，對(duì)應(yīng)于側(cè)模支架。其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1所示。

圖1 側(cè)?？v梁應(yīng)力

經(jīng)軟件計(jì)算，側(cè)模橫梁組合應(yīng)力最大值和最小值分別為27.2Mpa和-51.3Mpa，均小于Q235B強(qiáng)度設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2～5所示。

圖2 底板橫梁應(yīng)力

（1）澆筑底板、腹板及頂板混凝土?xí)r，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(yīng)力

5.2.3 支架結(jié)構(gòu)

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(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6～9所示。

圖6 支架整體應(yīng)力

圖7 支架縱梁應(yīng)力

圖8 支架鋼管應(yīng)力

圖9 支架反力

經(jīng)軟件計(jì)算，鋼管支架組合應(yīng)力最大值和最小值為117.3Mpa和-96.8Mpa，其中支架縱梁組合應(yīng)力最大值和最小值為117.3Mpa和-96.8Mpa；連接桿組合應(yīng)力最大值和最小值為21.4Mpa和-12.4Mpa；鋼管立柱組合應(yīng)力最小值為-82.5Mpa，均小于Q235B強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215Mpa，滿足要求。鋼管支點(diǎn)反力分別為619.1KN、613.2KN；墩頂支架縱梁處豎向支點(diǎn)反力為235.6KN，水平力219KN。

5.3 鋼管穩(wěn)定性驗(yàn)算

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如圖10所示，臨界荷載系數(shù)最小值為14.1，大于1.3，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，滿足要求。

圖10 鋼管支架位移等值線圖及臨界荷載系數(shù)

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)驗(yàn)算，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的0節(jié)段支架體系中整體和局部的強(qiáng)度、穩(wěn)定性均滿足要求，因此其設(shè)計(jì)是可行的，可以作為進(jìn)行下道工序施工的依據(jù)。并在工程實(shí)際施工中圓滿完成了施工任務(wù)。值得注意的是在有限元軟件建立支架模型時(shí)，合理的選取邊界條件，是設(shè)計(jì)符合實(shí)際情況的重要保障，需要重點(diǎn)關(guān)注。