40+64+64+40m懸臂連續(xù)梁0號塊支架設(shè)計與計算

【摘要】本文介紹了石武客運專線榆林洺河特大橋跨邢臨高速公路預應(yīng)力砼懸臂連續(xù)箱梁0號塊支架材料的選擇、施工方案的設(shè)計并通過結(jié)構(gòu)力學求解器對支架的受力進行檢算。

【關(guān)鍵詞】客運專線；懸臂連續(xù)梁；0號塊支架；設(shè)計；檢算

1、工程概況

石武鐵路客運專線榆林洺河特大橋跨邢臨高速公路橋采用40+64+64+40m4孔變截面砼連續(xù)箱梁，頂板寬12m，底板寬6.7m，采用掛籃懸臂澆筑施工。該連續(xù)梁設(shè)有3個T構(gòu)，每個T構(gòu)設(shè)有1個0#塊和7個懸澆節(jié)段，其中0#塊長度為9m，高度為6.05m。梁體混凝土為C50級，采用三向預應(yīng)力體系，橋梁合攏順序為先邊跨后中跨，最終完成體系轉(zhuǎn)換調(diào)整成橋內(nèi)力。橋梁邊跨合攏前，梁體固結(jié)于臨時墩身上，待邊跨合攏后拆除臨時支墩。

2、0號塊支架設(shè)計

2.1材料選擇：

1、木膠合板厚：18mm，抗彎強度：15N/mm2，彈性模量：5200N/mm2

2、第一層方木寬：150mm，高：100mm

抗彎強度：15N/mm2，抗剪強度：1.3N/mm2，彈性模量：9000N/mm2

3、分布橫梁3I32a工字鋼

I32a工字鋼截面特性：慣性矩 I=11080cm4，截面模量 W=692cm3，截面積 A=67cm2，型鋼自重52.7kg/m

4、縱梁2 I36a工字鋼

I36a工字鋼截面特性：慣性矩 I=15760cm4，截面模量 W=875cm3，截面積 A=76.3cm2，型鋼自重59.9kg/m

5、三角支架：斜桿：I20工字鋼；立桿：[14a槽鋼

I20a工字鋼截面特性：慣性矩I=2370cm4，截面模量 W=237cm3，截面積 A=35.5cm2，型鋼自重27.9kg/m

[14a工字鋼截面特性：慣性矩I=564cm4，截面模量 W=80.5cm3，截面積 A=18.5cm2，型鋼自重14.5kg/m

6、立柱：φ600 δ=10 鋼管

Q235鋼抗拉、抗壓和抗彎強度設(shè)計值[σ]=215N/mm2，抗剪強度設(shè)計值[τ]=125N/mm2，彈性模量E=2.06×105N/mm2

2.2方案設(shè)計

縱梁為2I36a工字鋼，受力部位采用筋板加強。在四個臨時支墩按設(shè)計位置分別預留一個寬38cm高34cm的長方形孔，縱梁2I36a工字鋼穿過該孔，再繼續(xù)灌注臨時支墩鋼管混凝土。臨時支墩之間增加兩根φ600mmδ=10mm鋼管，鋼管頂部開啟槽口，3I32a工字鋼橫梁置于槽口內(nèi)，兩端支撐于2I36a縱梁上

支架平臺的主橫梁采用3I32a工字鋼，長為12m，間距1.5m布置。3I32a主橫梁頂面鋪設(shè)三角支架調(diào)坡，三角支架斜邊采用I20工字鋼，三角支架斜邊與主橫梁之間采用[14槽鋼作為豎向支撐并焊接連接，每片三角支架斜坡通過豎向支撐調(diào)節(jié)，腹板位置三角支架的間距為35cm，底板為60cm，每片三角支架設(shè)置[10槽鋼作為橫聯(lián)，增加支架的穩(wěn)定性。三角支架直接支撐底模板橫向方木骨架，橫向方木采用10×15cm，方木中心間距30cm，凈距15cm，底模采用1.8cm厚高密度竹膠板。

3、0號塊支架檢算

3.1 荷載取值：

1、箱梁混凝土容重26KN/m3

2、模板自重

外模重量150KN，內(nèi)模及支架重量65KN，底模重量15KN

3、施工荷載按2.5KN/m2計算。

4、混凝土振搗荷載按1KN/m2計算。

3.2 受力檢算：

3.2.1底模（竹膠板）檢算

底模板采用18mm厚竹膠板，模板底橫向鋪設(shè)670×10×15cm方木骨架，方木中心間距為30cm。位于箱梁腹板底部的底模板和方木的受力情況為最不利受力狀態(tài)，需進行檢算。

底模檢算時按三跨連續(xù)梁檢算，梁寬取1.0m。腹板截面面積S=5.75m2，施工荷載及模板重量取10KN/m2。轉(zhuǎn)化為梁體寬1m的長線荷載，考慮1.3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=（26×5.75/1.47+10）×1×1.3=145.2KN/m。

3.2.2 第一層方木檢算

腹板截面面積S=5.75m2，施工荷載及模板重量取10KN/m2。轉(zhuǎn)化為縱橋向橫向方木中心間距為30cm的長線荷載，考慮1.3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=（26×5.75/1.47+10）×0.35×1.3=50.9KN/m。

3.2.3 三角架檢算

①腹板位置均布荷載：腹板截面面積S=5.75m2，施工荷載及模板重量取10KN/m2。取梁段縱向方向1米為研究對象，轉(zhuǎn)化為三角架橫向方向中心間距為35cm的長線荷載，考慮1.3倍安全系數(shù)，則腹板位置線荷載q=（26×5.75/1.47+10）×0.35×1.3=50.9KN/m。

②底板位置均布荷載：同理可得q=31.1KN/m。

其受力簡圖如下圖所示：

經(jīng)受力分析可知：最大彎矩為26.3KN/m，最大剪力為49.7KN。此桁架體系中，3-4號桿承受最大壓力，其值為78.1KN，故需檢算其穩(wěn)定性。

三角架桿件材料為：

斜桿采用I20a工字鋼：Wx=236.9cm3，Ix=2369cm4，A=35.55cm2

豎桿采用[14a槽鋼：Wx=80.5cm3，Ix=564cm4，A=18.52cm2

A、強度檢算：

彎曲正應(yīng)力檢算

剪應(yīng)力檢算

B、3-4號桿件抗壓穩(wěn)定性檢算：

3.2.4 梁底分布橫梁3I32a工字鋼檢算

底、頂板及腹板荷載：由三角架檢算可知：底、頂板及腹板在三角架4號結(jié)點位置處3I32a工字鋼承受最大支反力：腹板位置Fmax=78.1KN，底、頂板位置Fmax=47.7KN。

翼緣板荷載：為了盡可能與實際施工相吻合，翼緣板處轉(zhuǎn)化為兩個集中荷載：F=86.8KN。

檢算時按集中力進行檢算，其模型如下：

Fmax=653.2KN。

4、結(jié)束語

支架的合理選擇是保證箱梁0號塊施工質(zhì)量的重要因素和減少投入的重要環(huán)節(jié)。利用現(xiàn)有材料設(shè)計合理施工方案，通過結(jié)構(gòu)力學求解器對支架結(jié)構(gòu)的受力進行檢算，各個桿件受力均滿足要求。本0號塊支架在保證施工質(zhì)量、安全的前提下充分考慮了成本投入，使臨時材料在施工過程中達到最大限度的使用。