沈陽市長青橋鋼箱梁落架順序計算與優(yōu)化

李 博 強

(大連理工大學土木建筑設(shè)計研究院有限公司，遼寧 大連 116024)

1 工程背景

新建橋梁采用多跨變截面連續(xù)鋼梁，橋梁分為左右兩幅，橋梁每幅橋?qū)捑鶠?4.5 m，跨徑布置為51.85+52.502+127.226+147.992+127.226+52.502+51.85=611.448 m，主跨跨中梁高3.3 m，根部梁高7.5 m，邊跨端部及其余橋跨跨中梁高均為2.5 m，根部梁高分別為4 m和6 m。橋面寬度為14.5 m。主梁采用工廠節(jié)段加工，現(xiàn)場支架拼裝的施工方法。橋梁立面圖見圖1。

2 鋼箱梁支架概況

長青橋新橋分為兩幅，分別位于原長青橋兩側(cè)，由于東側(cè)橋梁位置與地鐵10號線平面有交叉部分。為了避免對地鐵有所影響，東側(cè)鋼箱梁支架的基礎(chǔ)與西側(cè)有差別，故導(dǎo)致上部支架形式也有差別。鋼箱梁支架順橋向間距12 m～15 m。

1)東側(cè)鋼箱梁支架。

東側(cè)鋼箱梁支架采用格構(gòu)式鋼管支架。格構(gòu)式鋼管支架水平截面形式設(shè)計成2.1 m(縱橋向)×9.0 m(橫橋向)，支架立柱縱橋向間距2.1 m，橫橋向間距為2.8 m+3.4 m+2.8 m。支架立柱選用φ377×9鋼管立管，φ159×6水平桿，φ133×6斜綴條組成兩組格構(gòu)式柱，鋼管材質(zhì)Q235B，一組格構(gòu)式柱受力G=36.25 t，柱自重g=8.5 t，施工機具及人員重G1=2 t，支架高度H=9.7 m。東側(cè)鋼箱梁支架現(xiàn)場圖見圖2。

2)西側(cè)鋼箱梁支架。

西側(cè)鋼箱梁支架采用格構(gòu)式鋼管支架。格構(gòu)式鋼管支架水平截面形式設(shè)計成3 m(縱橋向)×7.8 m(橫橋向)，支架立柱縱橋向間距3.0 m，橫橋向間距為3.6 m+4.2 m。支架立柱采用φ630×10 mm的Q235B鋼管，支架連接系采用材質(zhì)為Q235B的φ114×5 mm鋼管、φ140×5 mm鋼管及2L100×6角鋼。上部為H400×400×13×21橫梁，計算時按照最大墩高10 m計算。西側(cè)鋼箱梁支架現(xiàn)場圖見圖3。

3 鋼箱梁落架順序

3.1 幾種落架順序的比較

3.1.1總體落架順序?qū)Ρ?/p>

鋼箱梁支架總體的落架一般分為兩種：1)總體的落架順序是從兩邊橋臺向主跨跨中落架，即第1跨與第7跨→第2跨與第6跨→第3跨與第5跨→第4跨；2)從兩邊橋臺向主跨跨中落架，即第4跨→第3跨與第5跨→第2跨與第6跨→第1跨與第7跨。

從受力方面來分析，第1，2，6，7跨跨度較小，分別為51.85 m與52.502 m，且這四跨每跨跨中位置只有兩組支架，經(jīng)計算拆架后鋼箱梁變形較小，第1,7跨跨中落架后變形值為13 mm；第1,7跨落架后，再第2,6跨落架變形值為4 mm。落架的撓度值13 mm與4 mm在施工過程中更易實施，并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，從橋臺側(cè)向主跨跨中落架順序較為合理。

本橋最中三跨(第3～5跨)跨度為127.226 m+147.992 m+127.226 m，此三跨落架順序有兩種落架順序：1)先落兩側(cè)127.226 m，再落中跨147.992 m，每跨從墩向跨中落架；2)先落中跨147.992 m，再落兩側(cè)127.226 m，每跨從墩向跨中落架。計算結(jié)果對比如表1所示。

表1 中間三跨兩種落架方案反力對比

由表1可以看出，方案1(先落兩側(cè)127.226 m，再落中跨147.992 m)，支架反力最大的增加系數(shù)為2.95；方案2(先落中跨147.992 m，再落兩側(cè)127.226 m)，支架反力最大的增加系數(shù)為7.90，相比兩種方案，方案1更為合理。由于落架時的反力與架梁時的反力相比，增加了1.95倍，施工單位進行支架驗算時應(yīng)按照落架時的反力進行計算，方可保證支架的安全性。

3.1.2每跨落架順序?qū)Ρ?/p>

每跨鋼箱梁支架的落架順序也可分為兩種：1)從兩邊墩臺位置向各跨跨中；2)從各跨跨中向兩邊墩臺。承接上文方案1，對各跨落架順序進行計算結(jié)果對比分析，此三跨各跨落架順序分為兩種：方案A各跨從橋墩至跨中落架；方案B各跨從跨中至橋墩落架，計算結(jié)果對比見表2。

由表2可以看出，方案A(各跨從橋墩至跨中落架)，支架反力最大的增加系數(shù)為2.95；方案B(各跨從跨中至橋墩落架)，支架反力最大的增加系數(shù)為5.91，相比兩種方案，方案A更為合理。

綜合以上兩種計算結(jié)果，鋼箱梁的落架原則為：長青橋鋼箱梁落架方案為總體上，從兩邊橋臺向主跨跨中：1)落第1跨與第7跨；2)落第2跨與第6跨；3)落第3跨與第5跨；4)落第4跨，各跨落架順序為從墩臺向各跨中，可選擇支架反力較大位置選擇對稱位置同時落架以減小支架反力，支架驗算時應(yīng)按照落架過程中最大反力進行計算。

3.2 最終落架方案

第一步：同時拆除70號～71號跨、76號～77號跨支架，拆除順序為由兩邊向中間。

第二步：同時拆除71號～72號跨、75號～76號跨支架，拆除順序為由兩邊向中間。

表2 中間三跨落架順序方案A與方案B反力對比

第三步：同時拆除72號～73號跨、74號～75號跨支架，拆除順序為由兩邊向中間。

第四步：拆除73號～74號跨支架，拆除順序為由兩邊向中間，完成落梁及支架拆除。

每一跨的支架拆除均遵守以下步驟：

1)同時拆除第1跨(70號墩～71號墩)，第7跨(76號墩～77號墩)支架，各跨從橋墩向跨中方向拆除，各跨內(nèi)、兩跨間拆除支架位置需對稱、同步?？缰袃蓚€架子，需同時拆除。

2)同時拆除第2跨(71號墩～72號墩)，第6跨(75號墩～76號墩)支架，各跨從橋墩向跨中方向拆除，各跨內(nèi)、兩跨間拆除支架位置需對稱、同步?？缰袃蓚€架子，需同時拆除。

3)同時拆除第3跨(72號墩～73號墩)，第5跨(74號墩～75號墩)支架，各跨從橋墩向跨中方向拆除，各跨內(nèi)、兩跨間拆除支架位置需對稱、同步。各跨拆除剩跨中4組支架時，每次同時落架兩個對稱位置的支架，落架過程中需嚴格控制落架速度與同步性。

4)拆除第4跨(73號墩～74號墩)支架，從橋墩向跨中拆除，拆除支架位置需對稱、同步，跨中4個支架，需兩兩同時拆除?？缰袃蓚€架子，需同時拆除。

4 結(jié)論與建議

長青橋鋼箱梁落架方案為總體上，從兩邊橋臺向主跨跨中：1)落第1跨與第7跨；2)落第2跨與第6跨；3)落第3跨與第5跨；4)落第4跨，各跨落架順序為從墩臺向各跨中。

由于落架過程中的支架反力與架梁時的支架反力相比，成倍數(shù)增加，故驗算支架時應(yīng)根據(jù)落架時的支架反力進行計算，以保證支架結(jié)構(gòu)和支架基礎(chǔ)的安全性。

對于支架反力較大的工況，可在施工中要求某些對稱位置支架同時進行落架操作，以減小拆架過程中的支架反力。