跨保滄高速公路防護棚施工設(shè)計

李連生

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714000）

1 工程概況

防護棚是京石客專連續(xù)梁上跨保滄高速公路，位于高速公路路面上且沿高速公路縱向搭設(shè)的門式防護棚通道。防護棚架凈空高度≥5.5m，沿公路方向左側(cè)長度19m，右側(cè)長度20m，中央分隔帶處長度23m，兩幅左側(cè)相錯量3m、右側(cè)相錯量4m。

防護棚的立柱為直徑φ300×8mm 鋼管，鋼管立柱頂部橫梁為雙列I20a 工字鋼；右幅縱梁為間距3m、跨度23.5m 的雙列I45a 工字鋼組合結(jié)構(gòu)；左幅縱梁為間距3m、跨度14.5m 的I45a 工字鋼；工字鋼上鋪設(shè)間距1.2m 的12cm×15cm 方木，其頂部再滿鋪厚度為2cm 的單層竹膠板；竹膠板上鋪設(shè)彩鋼瓦，防止小型機具等掉落或砼養(yǎng)護水滴落造成車輛和人員傷害。嚴禁施工設(shè)施侵入高速公路行車限界。支架底部預(yù)制安裝C25 鋼筋混凝土基座，基座位于高速公路兩側(cè)路肩和中央分隔帶上。

2 設(shè)計計算

2.1 設(shè)計參數(shù)

（1）彩鋼瓦重量約為0.1 ～0.14kN/m2，取值0.12kN/m2；

（2）竹膠合板取值。[σ]=12MPa，[τ]=1.3MPa，E=9×103MPa，密度8.5kN/m3；

（3）方木按照紅松順紋計算取值。[σ]=12MPa，[τ]=1.5MPa，E=10×103MPa，密度4.5kN/m3；

（4）考慮掉落物荷載，采用0.735kN/m2，即體重100 ㎏，形體1.7×0.8m 的成人荷載，計入1.2 的沖擊系數(shù)。最不利分布范圍在掛籃施工正下方的5m×20m 范圍內(nèi)。

2.2 結(jié)構(gòu)計算

建立MIDAS/Civil 有限元模型，如圖1 所示。模型共有節(jié)點1879 個，單元1744 個，彈性連接1005 個，支撐邊界條件22 個。鋼管立柱頂部與橫梁之間、橫梁與縱梁之間設(shè)定為彈性連接的剛性連接；縱梁與方木之間，方木與竹膠板之間設(shè)定為彈性連接的一般連接（SDx=106kN/m，SDy=105kN/m，SDz=105kN/m，SRx=0，SDy=10kN·m/rad，SDz=0）。

圖1 防護棚有限元模型

（1）強度與剛度計算。防護棚左幅與右幅縱梁的強度與剛度計算分析結(jié)果如表1 所示。

表1 左幅與右幅縱梁的計算結(jié)果

（2）屈曲分析。防護棚的5 階模態(tài)特征值分析結(jié)果如表2 所示。

可見，一階屈曲模態(tài)特征值為53.010910 ＞4，故防護棚不會發(fā)生失穩(wěn)。

表2 五階模態(tài)分析

3 結(jié)語

跨保滄高速公路防護棚的力學(xué)受力分析計算表明：左幅、右幅主要構(gòu)件縱梁均滿足強度要求；最大豎向撓度值也小于變形限值，故剛度滿足要求；防護棚的一階屈曲模態(tài)特征值也遠大于4，故不會發(fā)生失穩(wěn)?？傊?，跨保滄高速公路防護棚的施工設(shè)計是安全可行的。