大懸臂蓋梁無(wú)落地支架力學(xué)驗(yàn)算分析

游榮灼

【摘? 要】我國(guó)大城市交通發(fā)展方向多為架設(shè)高架橋，城市交通已然趨于飽和狀態(tài)，高架橋施工勢(shì)必會(huì)對(duì)原有道路交通影響較大，高架橋施工如何最大程度地減少對(duì)城市交通的影響，是我們今后思考的方向。無(wú)落地支架作為城市跨線橋蓋梁施工的一種常用支撐體系，能充分發(fā)揮其力學(xué)傳導(dǎo)作用，同時(shí)也能最大程度地保證下方輔路車輛通行，因其具備施工便捷、成本較低、支撐效果較好、支架拆除便利等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。

【Abstract】Most of the development directions of transportation in large cities in China are erecting viaducts. Urban traffic has already become saturated. The construction of viaducts will inevitably have a greater impact on the original road traffic. How to minimize the impact of viaduct construction on urban traffic is our future thinking direction. As a common support system for the construction of the cover beams of urban cross-line bridges， the no-floor support can fully exert its mechanical transmission function， and at the same time， it can also ensure the traffic of the auxiliary roads below to the greatest extent. It is widely used because of its advantages of convenient construction， low cost， good supporting effect and convenient dismantling of supports.

【關(guān)鍵詞】高架橋;大懸臂蓋梁;無(wú)落地支架;驗(yàn)算

【Keywords】 viaduct; large cantilever cover beam; no-floor support; calculation

【中圖分類號(hào)】 U442? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）02-0194-03

1 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市建設(shè)速度也快速提升，為了減少城市交通網(wǎng)絡(luò)的相互干擾，高架橋的應(yīng)用越來(lái)越多?，F(xiàn)階段，高架橋的建設(shè)多數(shù)要占用城市原有干道，如何在城市高架橋建設(shè)過(guò)程中最大程度地減少對(duì)原道路車流的影響，給建設(shè)者們提出了更高的要求。本文依托G318滬青平公路嘉松公路跨線橋新建工程對(duì)高架橋建設(shè)過(guò)程中無(wú)落地支架作了簡(jiǎn)要的力學(xué)驗(yàn)算分析，旨在為今后同類型工程的施工提供一點(diǎn)參考。

2 工程概況

G318滬青平公路嘉松公路跨線橋新建工程，西起許涇河，東至方南路以西約180m處，與G318現(xiàn)已完成4拓6改建的道路斷面相銜接，工程全長(zhǎng)約1500m。

該工程建設(shè)規(guī)模為雙向6車道，標(biāo)準(zhǔn)橫斷面按規(guī)劃實(shí)施，設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道和人行道。橋梁主體工程包括新建一座跨線橋，橋梁全長(zhǎng)730.5m。

該工程共有蓋梁20榀，蓋梁均采用C50預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如表1所示。

3 支架結(jié)構(gòu)組成

無(wú)落地支架結(jié)構(gòu)主要由銷棒、牛腿、沙箱、主梁、次梁五部分組成，銷棒穿過(guò)立柱，沙箱與主梁和牛腿預(yù)留孔洞通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起，銷棒、牛腿通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起[1]。主梁擱置在砂箱上，主梁上布置分配次梁。無(wú)落地支架斷面如圖1所示。

4 材料力學(xué)性能

考慮到工程中鋼材的通用性而采用比較常用的I20a工字鋼作為縱向分布梁，以間距50cm在橫向主梁上布設(shè)，采用Q235材質(zhì)。

橫向主梁采用HN1008*302*21/40 H型鋼，立柱兩側(cè)各布置一根橫向主梁，采用Q235B材質(zhì)。

加勁肋板采用16mm鋼板，吊耳采用20mm鋼板，牛腿采用30mm鋼板，采用Q235B材質(zhì)。

5 計(jì)算荷載取值

5.1 荷載標(biāo)準(zhǔn)值

①蓋梁鋼筋混凝土荷載分布如圖2所示。

橫向計(jì)算荷載取：140kN/m;縱向計(jì)算荷載取58kN/m。

②底模（包括竹膠板、木方、三角托架）結(jié)構(gòu)自重取值：1.5kN/m2。

③分配梁（20工字鋼/50cm一道/6m長(zhǎng)/27.9kg/m）自重：

q=6×27.9×1/0.5×10/1=3.3kN/m。

④主梁自重：q=342.63×10=3.43kN/m。

⑤側(cè)模自重：8kN/m。

⑥人機(jī)料荷載：1.5kN/m2，q=1.5×2=3kN/m。

⑦圍擋自重：q=0.5kN/m。

⑧振搗、其他動(dòng)載：2kN/m2，q=2×1.4=2.8kN/m。

5.2 荷載組合

強(qiáng)度計(jì)算時(shí)為荷載組合Ⅰ：①模板、支架、圍擋自重+②新澆筑混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋或其他圬工結(jié)構(gòu)物的重力+③施工人員及施工設(shè)備、施工材料等荷載+④振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的振動(dòng)荷載。

剛度計(jì)算時(shí)為荷載組合Ⅱ：①模板、支架、圍擋自重+②新澆筑混凝土、鋼筋、預(yù)應(yīng)力筋或其他圬工結(jié)構(gòu)物的重力。

5.3 荷載計(jì)算分項(xiàng)系數(shù)

5.4 荷載取值要求

參照路橋施工計(jì)算手冊(cè)（ISBN7-114-03855-0）驗(yàn)算支架的剛度時(shí)，梁式構(gòu)件跨中最大變形值允許值為L(zhǎng)/400（L為跨徑），懸臂端最大變形值允許值為L(zhǎng)/250（L為懸臂長(zhǎng)度）。

6 支架驗(yàn)算

6.1 分配梁驗(yàn)算

縱向分配梁采用I20a工字鋼，材質(zhì)為Q235，工字鋼布置在墩柱兩側(cè)的橫向主梁上，工字鋼間距0.5m，支點(diǎn)間距為2.2m，長(zhǎng)6m，計(jì)算模型如圖3所示。

①應(yīng)力：計(jì)算所得縱向分配梁最大組合應(yīng)力為79.1MPa，小于允許應(yīng)力[σ]=205MPa。

②剪應(yīng)力：計(jì)算所得縱向分配梁最大剪應(yīng)力為24.4MPa，小于允許應(yīng)力[σ]=125MPa。

③變形：計(jì)算所得縱向分配梁跨中撓度為2.5mm，小于規(guī)范要求L/400=2200/400=5.5mm。

6.2 主梁驗(yàn)算

雙柱式蓋梁長(zhǎng)度為17m，按蓋梁高度2.2m計(jì)算，計(jì)算模型如圖7所示。

主梁剛度、強(qiáng)度結(jié)果如下：

計(jì)算得主梁最大應(yīng)力120.7MPa，小于允許應(yīng)力[σ]=205MPa。

最大剪應(yīng)力24.7MPa，小于[σ]=125MPa。

最大變形24.1mm，小于L/250=6400/250=25.6mm。

最大支座反力675kN。

6.3 砂箱驗(yàn)算

砂箱的結(jié)構(gòu)布置圖如圖12所示。

壓應(yīng)力=675000/550/260=4.72MPa<10MPa。

按照《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》，砂容許承壓力可取10MPa，如將其預(yù)壓，可達(dá)30MPa。

頂芯鋼板厚度20mm，按受剪構(gòu)件計(jì)算，其剪應(yīng)力計(jì)算如下：

剪應(yīng)力=675000/20/2/（504+214）=23.5MPa<205MPa。

由上可知，砂箱各項(xiàng)驗(yàn)算滿足要求。

6.4 牛腿、銷棒驗(yàn)算

牛腿采用30mm鋼板，材質(zhì)為Q345B，鋼板采用焊縫連接，雙面焊，焊腳高度取10mm。牛腿的結(jié)構(gòu)布置圖如圖13所示。

牛腿受力取橫向主梁反力即可，集中荷載距離立柱邊0.2m。則作用于牛腿根部的彎矩為M=675×0.2=135kN·m。

彎曲應(yīng)力=1.35×108/1.2/10000000=11.3MPa<345MPa

剪應(yīng)力=6.75×105/60/490=23MPa<205MPa

=160MPa

角焊縫，hf=10mm，

675000/0.7/4/10/470=51.3MPa<160MPa，

焊縫強(qiáng)度51.3MPa<160MPa，滿足要求。

銷棒及耳板。每個(gè)牛腿對(duì)應(yīng)2根銷棒，單根銷棒受剪力為675/（2×0.7）=482kN，距立柱邊緣0.03m。

銷棒采用80mm30CrMnTi高強(qiáng)鋼棒。

①銷軸孔凈截面的抗拉強(qiáng)度按下式驗(yàn)算：

482000/60/80=100.4MPa<345MPa

耳板銷軸孔凈截面的抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)力為100.4MPa，滿足強(qiáng)度要求。

②耳板抗剪強(qiáng)度按下式驗(yàn)算：

482000/2/30/460=17.5MPa<160MPa

耳板抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)力為17.5MPa，滿足強(qiáng)度要求。

7 結(jié)語(yǔ)

G318跨線橋項(xiàng)目高架橋梁采用無(wú)落地支架施工，既解決了施工場(chǎng)地狹窄問(wèn)題，又減少了施工對(duì)社會(huì)交通的影響，同時(shí)該工藝也最大程度地減少了施工成本，加快了施工進(jìn)度。無(wú)論是銷棒、牛腿的安裝，還是主梁、次梁安裝，其機(jī)械化程度相對(duì)其他工藝有較大的提升。通過(guò)本文對(duì)無(wú)落地支架的驗(yàn)算分析，旨在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為今后類似工程提供施工參考。

【參考文獻(xiàn)】

【1】周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.