某現(xiàn)澆橋梁門式型鋼支架方案對比研究

張 航 龔子榮 雷 倩

(三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002)

·橋梁·隧道·

某現(xiàn)澆橋梁門式型鋼支架方案對比研究

張 航 龔子榮 雷 倩

(三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002)

以宜昌市某橋梁為例，根據(jù)設計圖紙?zhí)岢鰞煞N門式型鋼支架方案，針對門式型鋼支架的兩種方案，運用分析軟件Midas對兩種方案進行驗算，從經濟性和施工條件兩方面進行對比分析，以期在類似工程的門式型鋼支架方案確定時，能為設計者提供理論參考。

現(xiàn)澆橋梁,力學分析,門式鋼架

1 橋梁基本概況

該橋橋梁全長267.0 m，橋寬16.0 m。上部結構由(35+40+2×30)+4×30 m=255 m的等截面預應力混凝土連續(xù)箱梁橋。橋跨中箱梁截面示意圖如圖1所示。

荷載設計如表1所示。

表1 荷載設計指標

2 門式型鋼支架方案Midas建模

門式型鋼支架上部腳手架布置為主梁按平行立柱縱向方向布置，立桿縱向間距空箱區(qū)為1 512 mm、腹板區(qū)為912 mm，立桿橫向間距912 mm，水平拉桿步距1 500 mm。具體布置情況如圖2所示。

經過荷載統(tǒng)計和專業(yè)品茗腳手架計算軟件計算可以得到每根立桿的力：腹板區(qū)每根立桿傳給門架的荷載為82.7 kN，空箱區(qū)每根立桿傳給門架的荷載為42.2 kN。這里由于是從計算軟件直接得到數(shù)據(jù)，就不在一一給出計算過程。

2.1方案一

門式支架門洞部分布置一覽表如表2所示。

2.1.1單拼Ⅰ16橫梁驗算

H588型鋼截面特性：h=160 mm；彎曲應力[σw]=215 MPa;抗剪應力[σv]=125 MPa;截面抵抗矩Wx=141 cm3;截面慣性矩Ix=1 130 cm4；截面面積A=26.1 cm2；Ix∶Sx=13.8 cm；tw=9.9 cm；彈性模量E=2.1×105MPa；自重20.5 kg/m。

表2 門式支架門洞部分布置一覽表

項目部位明細內容門式支架門洞鋼立柱?630×10mm間距為1.5m底梁Ⅰ45b工字鋼雙拼Ⅰ45a工字鋼,放置鋼立柱之上縱梁H588型鋼雙/三拼H588型鋼,放置底梁之上橫梁單拼Ⅰ16間距912mm防落板木模板15mm厚,鋪筑于橫梁上,用于遮擋空中落物

單拼Ⅰ16橫梁承受上部立桿傳遞豎向集中荷載R1=82.7 kN，R2=62.5 kN，R3=42.2 kN，按整體計算模型如圖3所示。

從MIDAS軟件中讀?、?6的最大彎矩Mmax=10.5 kN·m；最大剪力Vmax=72.9 kN;最大支座反力Rmax=93.3 kN；最大變形fmax=0.471 mm。

單拼Ⅰ16橫梁承受最大的正應力為：

單拼Ⅰ16橫梁承受最大的剪應力為：

單拼Ⅰ16橫梁產生的最大變形為：

底梁剛度滿足要求。

2.1.2雙拼H588縱梁驗算

H588型鋼截面特性：h=588 mm；彎曲應力[σw]=310 MPa;抗剪應力[σv]=180 MPa;截面抵抗矩Wx=3 853.19 cm3;截面慣性矩Ix=113 283 cm4；截面面積A=185.76 cm2；Ix∶Sx=52.581 cm；tw=12 cm；彈性模量E=2.1×105MPa；自重145.82 kg/m。

1)腹板區(qū)雙拼H588最不利荷載情況為：腹板區(qū)立桿縱距為0.912 m，縱梁跨度為9 m，承受上部橫梁傳遞的豎向集中荷載R=93.3/2=46.65 kN,計算模型如圖4所示。

從MIDAS軟件讀取的雙拼H588最大彎矩Mmax=544.6 kN·m；最大剪力Vmax=216.4 kN;最大支座反力Rmax=263.1 kN；最大變形fmax=20.394 mm。

雙拼H588縱梁承受最大的正應力為：

雙拼H588縱梁承受最大的剪應力為：

雙拼H588縱梁產生的最大變形為：

2.2方案二

門式支架門洞部分布置一覽表如表3所示。

表3 門式支架門洞部分布置一覽表

雙拼H588縱梁驗算：H588型鋼截面特性詳見2.1.2。

最不利荷載情況為：腹板區(qū)立桿縱距為0.9 m，縱梁跨度為9 m，單根縱梁承受上部腹板區(qū)立桿傳遞豎向集中荷載R=82.7/2=41.35 kN，取最不利位置為計算模型如圖5所示。

從MIDAS軟件中讀取的雙拼H588最大彎矩Mmax=480.3 kN·m；最大剪力為Vmax=192.8 kN;最大支座反力Rmax=234.2 kN；最大變形fmax=18.161 m。

雙拼H588縱梁承受最大的正應力為：

雙拼H588縱梁承受最大的剪應力為：

雙拼H588縱梁產生的最大變形為：

縱梁剛度滿足要求。

3 門式型鋼支架方案對比分析

表4 兩種方案對比分析表

由表4中可知對于主要的受力構件H588型鋼方案二的受力情況優(yōu)于方案一，并且方案一的材料總量相較方案二卻更多，由此可以得出方案二優(yōu)于方案一。

4 結語

本文以某現(xiàn)澆橋梁門式型鋼支架提出的兩種方案，通過橋梁分析軟件建模對比分析這兩種方案實施過程中各個部件的應力及豎向位移的變化情況，從而得到優(yōu)化方案二要優(yōu)于優(yōu)化方案一，可為類似工程設計及施工時提供參考。

[1] 趙建平.變截面門式鋼架結構分析與優(yōu)化設計[J].山東大學，2013(7)：111-113.

[2] 侯貫澤,劉樹堂,簡國威.工程結構優(yōu)化設計理論與方法[J].鋼結構,2009(8)：94-97.

[3] 方 秦,谷 波,張亞棟.鋼結構防護門結構優(yōu)化的數(shù)值分析[J].解放軍理工大學學報(自然科學版),2006(6)：48.

[4] 萬 春.輕型門式鋼架結構的設計和應用[J].四川水力發(fā)電,2010(4)：57-58.

[5] 宋丹昆,徐端木.鋼結構門式鋼架設計實例[J].科技與企業(yè),2012(12)：121-124.

Comparisonofgantrysteelbracketforacast-in-sitebridge

ZhangHangGongZirongLeiQian

(CollegeofCivilandArchitecture,ChinaThreeGorgesUniversity,Yichang443002,China)

According to the design drawings proposed stent program of a cast-in-site bridge in Yichang, the study proposed two support plan of construction. Analyze of the two schemes by software Midas, and take the economic and construction into the consideration. This paper provides theoretical basis for the designer in this area and offers a reference for similar engineering construction.

cast-in-site bridge, mechanism analysis, portal frame

U445

A

1009-6825(2017)26-0147-02

2017-07-06

張 航(1992- )，男，在讀碩士