40+64+64+40m悬臂连续梁0号块支架设计与计算

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【摘 要 】本文介绍了石武客运专线榆林河特大桥跨邢临高速公路预应力砼悬臂连续箱梁0号块支架材料的选择、施工方案的设计并通过结构力学求解器对支架的受力进行检算.

【关 键 词 】客运专线；悬臂连续梁；0号块支架；设计；检算

1.工程概况

石武铁路客运专线榆林河特大桥跨邢临高速公路桥采用40+64+64+40m4孔变截面砼连续箱梁,顶板宽12m,底板宽6.7m,采用挂篮悬臂浇筑施工.该连续梁设有3个T构,每个T构设有1个0#块和7个悬浇节段,其中0#块长度为9m,高度为6.05m.梁体混凝土为C50级,采用三向预应力体系,桥梁合拢顺序为先边跨后中跨,最终完成体系转换调整成桥内力.桥梁边跨合拢前,梁体固结于临时墩身上,待边跨合拢后拆除临时支墩.

2.0号块支架设计

2.1材料选择：

1、木胶合板厚：18mm,抗弯强度：15N/mm2,弹性模量：5200N/mm2

2.第一层方木宽：150mm,高：100mm

抗弯强度：15N/mm2,抗剪强度：1.3N/mm2,弹性模量：9000N/mm2

3.分布横梁3I32a工字钢

I32a工字钢截面特性：惯性矩 I等于11080cm4,截面模量 W等于692cm3,截面积 A等于67cm2,型钢自重52.7kg/m

4.纵梁2 I36a工字钢

I36a工字钢截面特性：惯性矩 I等于15760cm4,截面模量 W等于875cm3,截面积 A等于76.3cm2,型钢自重59.9kg/m

5.三角支架：斜杆：I20工字钢；立杆：[14a槽钢

I20a工字钢截面特性：惯性矩I等于2370cm4,截面模量 W等于237cm3,截面积 A等于35.5cm2,型钢自重27.9kg/m

[14a工字钢截面特性：惯性矩I等于564cm4,截面模量 W等于80.5cm3,截面积 A等于18.5cm2,型钢自重14.5kg/m

6.立柱：φ600 δ等于10 钢管

Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[σ]等于215N/mm2,抗剪强度设计值[τ]等于125N/mm2,弹性模量E等于2.06×105N/mm2

2.2方案设计

纵梁为2I36a工字钢,受力部位采用筋板加强.在四个临时支墩按设计位置分别预留一个宽38cm高34cm的长方形孔,纵梁2I36a工字钢穿过该孔,再继续灌注临时支墩钢管混凝土.临时支墩之间增加两根φ600mmδ等于10mm钢管,钢管顶部开启槽口,3I32a工字钢横梁置于槽口内,两端支撑于2I36a纵梁上

支架平台的主横梁采用3I32a工字钢,长为12m,间距1.5m布置.3I32a主横梁顶面铺设三角支架调坡,三角支架斜边采用I20工字钢,三角支架斜边与主横梁之间采用[14槽钢作为竖向支撑并焊接连接,每片三角支架斜坡通过竖向支撑调节,腹板位置三角支架的间距为35cm,底板为60cm,每片三角支架设置[10槽钢作为横联,增加支架的稳定性.三角支架直接支撑底模板横向方木骨架,横向方木采用10×15cm,方木中心间距30cm,净距15cm,底模采用1.8cm厚高密度竹胶板.

3.0号块支架检算

3.1 荷载取值：

1.箱梁混凝土容重26KN/m3

2.模板自重

外模重量150KN,内模及支架重量65KN,底模重量15KN

3.施工荷载按2.5KN/m2计算.

4.混凝土振捣荷载按1KN/m2计算.

3.2 受力检算：

3.2.1底模（竹胶板）检算

底模板采用18mm厚竹胶板,模板底横向铺设670×10×15cm方木骨架,方木中心间距为30cm.位于箱梁腹板底部的底模板和方木的受力情况为最不利受力状态,需进行检算.

底模检算时按三跨连续梁检算,梁宽取1.0m.腹板截面面积S等于5.75m2,施工荷载及模板重量取10KN/m2.转化为梁体宽1m的长线荷载,考虑1.3倍安全系数,则腹板位置线荷载q等于（26×5.75/1.47+10）×1×1.3等于145.2KN/m.

3.2.2 第一层方木检算

腹板截面面积S等于5.75m2,施工荷载及模板重量取10KN/m2.转化为纵桥向横向方木中心间距为30cm的长线荷载,考虑1.3倍安全系数,则腹板位置线荷载q等于（26×5.75/1.47+10）×0.35×1.3等于50.9KN/m.

3.2.3 三角架检算

①腹板位置均布荷载：腹板截面面积S等于5.75m2,施工荷载及模板重量取10KN/m2.取梁段纵向方向1米为研究对象,转化为三角架横向方向中心间距为35cm的长线荷载,考虑1.3倍安全系数,则腹板位置线荷载q等于（26×5.75/1.47+10）×0.35×1.3等于50.9KN/m.

②底板位置均布荷载：同理可得q等于31.1KN/m.

其受力简图如下图所示：

经受力分析可知：最大弯矩为26.3KN/m,最大剪力为49.7KN.此桁架体系中,3-4号杆承受最大压力,其值为78.1KN,故需检算其稳定性.

三角架杆件材料为：

斜杆采用I20a工字钢：Wx等于236.9cm3,Ix等于2369cm4,A等于35.55cm2

竖杆采用[14a槽钢：Wx等于80.5cm3,Ix等于564cm4,A等于18.52cm2

A、强度检算：

弯曲正应力检算

剪应力检算

B、3-4号杆件抗压稳定性检算：

3.2.4 梁底分布横梁3I32a工字钢检算

底、顶板及腹板荷载：由三角架检算可知：底、顶板及腹板在三角架4号结点位置处3I32a工字钢承受最大支反力：腹板位置Fmax等于78.1KN,底、顶板位置Fmax等于47.7KN.

翼缘板荷载：为了尽可能与实际施工相吻合,翼缘板处转化为两个集中荷载：F等于86.8KN.

检算时按集中力进行检算,其模型如下：

Fmax等于653.2KN.

4.结束语

支架的合理选择是保证箱梁0号块施工质量的重要因素和减少投入的重要环节.利用现有材料设计合理施工方案,通过结构力学求解器对支架结构的受力进行检算,各个杆件受力均满足要求.本0号块支架在保证施工质量、安全的前提下充分考虑了成本投入,使临时材料在施工过程中达到最大限度的使用.