手工計算在連續(xù)梁支架設(shè)計中的應(yīng)用

馬德坤 MA De-kun

（中鐵二十五局集團有限公司西北分公司，西安710000）

1 工程概況

新建某鐵路特大橋主跨跨越信江西支，設(shè)計采納（90+180+90）m連續(xù)梁拱，橋墩設(shè)計為圓端實體橋墩，墩h=23.5m和23m，主跨連續(xù)梁L=361.6m，橫斷面為單箱雙室，中支點梁h=11m，中跨跨中及邊支點梁h=5m，梁底用二次拋物線變動。

圖1 0#塊示意圖

2 結(jié)構(gòu)類型選擇

0#塊含拱腳設(shè)計方量為1608m3，重量為4020噸，梁底至承臺高度為21m。一般0#塊施工方案為2種，一種為采用三角托架，一種為落地支架。該0#塊每側(cè)伸出墩頂長度為5.5m，體積為400m3，重量為1000噸，對托架剛度及變形要求較高，根據(jù)現(xiàn)場所具備的材料及后期掛籃施工過程中抗傾覆的臨時支墩技術(shù)措施，采用落地支架進行施工。

3 方案初步設(shè)計及檢算

3.1 檢算指標(biāo)（表1）

表1 檢算指標(biāo)取值表

3.2 支架材料

本0#塊采納鋼管支架法，支架擬采納20根φ630mm×10mm鋼管立柱，橋墩兩側(cè)各設(shè)2排10根，立柱之間縱向和橫向采用][20a槽鋼進行聯(lián)接，立柱頂部采鋼板封頂焊接后設(shè)置砂箱，砂箱頂面安裝橫梁，橫梁為雙45a工字鋼；橫梁頂采用20a工鋼排架分配梁，分配梁上鋪設(shè)15cm間距背肋方木與竹膠板。

支架各構(gòu)件截面特性如表2所示。

表2 支架各構(gòu)件表

3.3 荷載檢算

3.3.1 梁體混凝土荷載

梁體0#塊伸出墩外長度5.5m，計算0#混凝土荷載橫向分部如表3。

表3 0#塊根部混凝土荷載橫向分布表

3.3.2 模板自重

①竹膠板底模，γ=1.5kN/m；

②支架自重：根據(jù)各分部分別計算。

3.3.3 其他荷載

①人員及機具荷載：取QN=1.5kN/m2；

②砼澆筑沖擊荷載：QS=2.0kN/m2；

③砼振搗荷載：取QD=2.0kN/m2。

3.4 荷載效應(yīng)組合

組合Ⅰ：檢算強度

組合Ⅱ：檢算剛度

模板、支架荷載效應(yīng)組合見表4。

表4 荷載組合分項系數(shù)表

3.5 模板檢算

3.5.1 底模檢算

底模竹膠板擱置在間距150mm的100*100mm方木上，取0#塊荷載按延米板寬實施核算。

①荷載組合。

取荷載最大值進行計算，腹板：

②截面參數(shù)及力學(xué)：

③檢算結(jié)果。

彎曲應(yīng)力強度：

剪應(yīng)力強度：

剛度檢算：

3.5.2 方木檢算

方木背肋按照150mm間距布置在工字鋼排架上，工字鋼排架在腹板及頂?shù)装宓拈g距分別為0.25m和0.75m、0.8m，取0#塊按連續(xù)梁延米長度計算。

①荷載組合。

腹板：

截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)：

②檢算結(jié)果。

腹板處：

頂?shù)装澹?/p>

3.6 支架檢算

根據(jù)0#塊截面特性墩身尺寸，擬用20根φ630mm×10mm鋼管立柱為支架，橋墩兩側(cè)各設(shè)2排10根，鋼管立柱橫向間距為（250+375+375+250）cm，鋼管縱向間距為（360+920+360）cm。最大受力按腹板下檢算。

3.6.1 荷載組合

腹板：

3.6.2 截面參數(shù)及材料力學(xué)性能指標(biāo)

20工鋼：

45工鋼：

3.6.3 分配梁工鋼檢算

由于0#塊為漸變形式，為保證立桿穩(wěn)定，防止產(chǎn)生橫向推力，分布梁采用三角桁架結(jié)構(gòu)，剛度及變形需采Madis軟件進行檢算，故手算不再進行檢算。

3.6.4 主梁工鋼檢算

取腹板下按簡支梁進行檢算（采用雙45a工鋼）：

3.6.5 鋼管立柱檢算

立柱按每側(cè)2排，每排5根的φ630mmδ10mm螺旋管，采取邊腹板下2根計算。630螺旋管計算參數(shù)：

因鋼管件采用縱橫向連系梁，故不考慮壓彎變形影響。

單根鋼管受力為Q=1425.4KN（腹板外側(cè)底腹板位置重量按腹板重考慮）

滿足強度要求。

4 Midas/Civil檢算

4.1 工字鋼排架

按Midas/Civil建模剖析檢算，工字鋼排架結(jié)果見圖2-圖4。

圖2 組合應(yīng)力計算結(jié)果（MPa）

圖4 位移結(jié)果（單位：mm）

由圖2、圖3、圖4可以看出，最大組合應(yīng)力：σ=108.4MPa＜[σ]=215MPa；最 大 剪 應(yīng) 力：τ=56.2MPa＜[τ]=125MPa。最大位移：f=6.6mm＜[f]=3.6m/400=9mm。

圖3 剪應(yīng)力計算結(jié)果（MPa）

結(jié)論：20工鋼排架分配梁強度與剛度滿足規(guī)范要求。

4.2 工45a主橫梁

II45a雙拼工字鋼橫梁結(jié)果見圖5-圖7。

圖5 組合應(yīng)力圖（單位：MPa）

圖6 剪應(yīng)力計算結(jié)果（MPa）

圖7 位移結(jié)果（單位：mm）

由圖5-圖7可以看出，最大組合應(yīng)力：σ=117.4MPa＜[σ]=215MPa；最大剪應(yīng)力：τ=108.6MPa＜[τ]=125MPa。最大位移：f=5.2mm＜[f]=2.5m/400=6.25mm。

結(jié)論：II45a橫梁強度與剛度符合要求。

5 結(jié)論

通過軟件檢算，結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范要求。同時，根據(jù)現(xiàn)場的材料進行初步檢算，充分利用現(xiàn)有的周轉(zhuǎn)材料，在質(zhì)量安全滿足下，降低費用。該連續(xù)梁0#塊支架于2021年11月份完成搭設(shè)及預(yù)壓，并在2022年1月份順利完成澆筑，沉降及變形等符合規(guī)范要求。