師 雯

(中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

臺城河特大橋連續(xù)梁0號塊輕便三角托架設(shè)計

師 雯

(中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151)

針對大跨度連續(xù)梁的0號塊支架的方案選取，建立模型，分析了0號塊托架的受力狀態(tài)，闡述三角托架的設(shè)計過程，對三角托架在大跨度連續(xù)梁的使用和推廣具有一定的指導(dǎo)意義。

連續(xù)梁0號塊托架，輕便，受力計算

1 概述

大跨度連續(xù)梁0號塊托架的設(shè)計形式多種多樣，目前施工單位設(shè)計的鋼管支撐架，存在使用局限性大、結(jié)構(gòu)安全性不夠、鋼材用量大等缺點。所以連續(xù)梁托架在施工過程中，必須對其采用科學(xué)性、合理化的方案優(yōu)化，使其本身所固有的缺點得到改善，在降低施工成本、節(jié)約工期的同時讓施工的質(zhì)量得到保證。

2 工程概況

臺城河特大橋主跨為(70+108+70)m三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)梁體系，全長249.5 m(含兩側(cè)梁端至邊支座中心各0.75 m)，其中43號主墩距離河岸約40 m，44號主墩距離河岸約15 m，河面寬度120 m，水深約4.0 m。箱梁總寬為12.2 m，全橋共分59個梁段，其中A0段長13 m，懸澆段長度分別為3 m，3.5 m，4.0 m，邊中合龍段均為2 m，從A1，B1段起步采用掛籃懸臂澆筑法施工。

3 三角托架設(shè)計

3.1托架方案

由于水中墩施工采用18 m長鋼板樁，墩身高度13.85 m，如果先施工0號塊，鋼板樁則無法拔除。因此連續(xù)梁0號塊梁段不宜采用常規(guī)的落地式鋼管支撐架施工方案，根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用墩旁三角桁架型托架，作為連續(xù)梁0號塊梁段模板施工支架。

每個0號梁段共布置4肢三角托架，每側(cè)2肢，對稱于墩身兩側(cè)布置，兩榀托架間距4.65 m。三角桁架斜支撐柱采用直徑300 mm、壁厚14 mm的無縫鋼管制作；上桁水平桿件采用2Ⅰ56b工字鋼組合結(jié)構(gòu)；上部平臺橫向分布梁N3采用Ⅰ40a工字鋼；墩身A點,B點預(yù)埋40b槽鋼錨固；三角托架水平拉桿之間設(shè)置水平橫撐。

三角托架由三角桁架和橫向分布Ⅰ40b工字鋼橫梁兩部分組成。其基本結(jié)構(gòu)布置見圖1。

3.2荷載計算

0號梁段全長13 m，兩側(cè)懸出墩身外各4.25 m落在支撐架上。0號梁段一次澆筑，支撐架承擔墩頂懸出部分混凝土、支架模板、施工人員和機械活載的重量。

1)支撐架承擔梁段對應(yīng)橫截面積：

1—1橫截面積：A1=36.065 m2；2—2橫截面積：A2=26.047 m2；

2)計算設(shè)計荷載。

a.支撐梁段結(jié)構(gòu)恒載：q1=0.5rc(A1+A2)=807.46 kN/m。b.模板重量：q2=qB=31 kN/m；B為梁寬，12.2 m。c.支架臨時結(jié)構(gòu)重量：q3=15%,q1=121.12 kN/m。d.施工人員和機械活載：q4=1 kN/m2×B=12.2 kN/m。e.結(jié)構(gòu)平均設(shè)計線性荷載：q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4q4=1 168.58 kN/m。

計算荷載比較結(jié)構(gòu)自重放大系數(shù)：K=1.447。

3.3結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算

計算節(jié)點分擔荷載。三角托架受力分析簡圖見圖2。

根據(jù)力矩平衡原理可得各節(jié)點及桿件內(nèi)力。計算結(jié)果見表1。

表1 墩外懸臂段三角托架節(jié)點設(shè)計荷載計算表 kN

3.4支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

斜支撐柱分擔荷載R=1 412 kN。

擬采用直徑300 mm、壁厚14 mm的無縫鋼管制作，材質(zhì)Q235。其幾何物理特征：橫截面積A=126 cm2，回轉(zhuǎn)半徑i=10.12 cm，自由受壓長L=710 cm。長細比λ=βL/i=710/10.12=70.16，折減系數(shù)φ=0.838。

允許支撐能力：[R]=φAf=2 270 kN，安全系數(shù)1.61，大于1.3，滿足要求。

2)水平桿件N2。

單根N2桿件內(nèi)力：單根N2桿件最大剪力T=1 153 kN；單根N2桿件最大彎矩M=1 152 kN，最大水平力F=706 kN。

擬定N2采用2Ⅰ56b工字鋼組合結(jié)構(gòu)，Q235鋼材，節(jié)點處采用15 mm鋼板補強。上下部設(shè)置360 mm×15 mm蓋板，蓋板四周與工字鋼滿焊，焊縫高度15 mm。工字鋼兩側(cè)設(shè)置520×62×10的豎向加強鋼板，間距50 cm。

a.核算彎曲拉壓應(yīng)力。

而醫(yī)學(xué)影像的共享，更多指醫(yī)學(xué)影像檔案、影像資料、影像圖形的信息共享以及實現(xiàn)PACS(Picture Archiving and Communication Systems, PACS)或其他臨床信息系統(tǒng)中患者數(shù)據(jù)傳輸，或是對病人報告、關(guān)鍵影像等的安全訪問。從數(shù)據(jù)的角度來談，共享包括醫(yī)療機構(gòu)內(nèi)部的影像檢查數(shù)據(jù)，包括普通放射、CT、核醫(yī)學(xué)、超聲波、心臟電生理等影像相關(guān)的系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)；而醫(yī)療機構(gòu)外部數(shù)據(jù)，包括社區(qū)遠程診斷相關(guān)的影像學(xué)檢查數(shù)據(jù)和遠程會診的影像數(shù)據(jù)等[8]?？梢?，共享更多涉及數(shù)據(jù)、圖像、資料、訪問權(quán)限等。

b.核算彎曲撓度。

假設(shè)單位均布荷載q=1，計算單位荷載q=1下最大彎矩和最大撓度。

c.抗剪強度驗算。

3)橫向分配梁N3。

采用Ⅰ40a工字鋼，Q235鋼材，其物理特征為：橫截面積A=86.1 m2，每延米重量67.6 kg/m，截面慣性矩Ix=21 720 cm4，抗彎模量Wx=1 090 m3，Ix/Sx=34.1 cm，d=10.5 mm。

單根N3主梁的設(shè)計控制最大內(nèi)力為：最大彎矩為：Mmax=788.33 kN·m，最大剪力：Tmax=1 495.02 kN。

a.強度驗算。

b.撓度驗算。

利用位移相似比例法計算，驗算最大彎矩外的撓度變形值。設(shè)N2主梁上作用單位力q=1。

c.抗剪強度驗算。

安全儲備系數(shù)K=2.39，滿足要求。

4)主要節(jié)點設(shè)計與驗算。

a.C節(jié)點驗算。

C節(jié)點承擔荷載：豎向剪力T=1 222 kN，水平壓力F=706 kN，合力F=1 412 kN。

C節(jié)點采用兩組40b槽鋼背拼，端部內(nèi)側(cè)采用1 250 mm×320 mm×10 mm鋼板加強，節(jié)點處采用φ250×20 mm鋼板加強。40b槽鋼幾何特性，橫截面積：A=83 m2，慣性矩：Ix=18 640 cm4。

組合截面幾何特性，橫截面積：A=2×83+2×32×1.0=230 cm2。

慣性矩：∑Ix=2×(18 640+1×323/12)=42 741 cm4。

最大彎曲拉壓應(yīng)力驗算:

節(jié)點懸臂長度L=23 cm，最大彎矩：Mmax=LR=281.1 kN·m。

節(jié)點板孔壁強度檢算：

節(jié)點承擔最大荷載：豎向剪力T=1 222 kN，水平壓力F=706 kN，合力F=1 412 kN?？妆诤穸圈?84 mm(補強)，孔壁直徑122 mm，銷軸直徑120 mm。

b.A,B節(jié)點驗算。

A,B節(jié)點承擔荷載：豎向剪力T=1 163 kN，水平拉力F=706 kN，合力F=1 360 kN。

A節(jié)點采用兩組40b槽鋼對拼，端部內(nèi)側(cè)采用1 250 mm×320 mm×10 mm鋼板加強，節(jié)點處采用φ200×20 mm鋼板加強。B節(jié)點采用40 mm厚的直角梯形鋼板，節(jié)點處采用φ250×20 mm鋼板補強。根據(jù)C節(jié)點計算情況，不需對A,B節(jié)點情況進行驗算，A,B節(jié)點受力情況滿足要求。

c.軸銷強度驗算。

為施工方便，軸銷統(tǒng)一采用材質(zhì)30鉻錳鈦軸承鋼，直徑120(M122)軸銷。

根據(jù)節(jié)點荷載分析，B，C節(jié)點軸銷承受的荷載最大，為抗剪力T=1 412 kN。軸銷雙面抗剪，抗剪切面積A=113.1 cm2。

軸銷壁銷壓應(yīng)力與孔壁接觸應(yīng)力要相等，即σmax=290.3 MPa，遠小于30鉻錳鈦抗壓強度f=1 105 MPa，滿足要求。

d.穩(wěn)定性設(shè)施。

在兩組N2鋼梁之間，設(shè)置兩根∠75×5角鋼斜拉桿，鋼梁端部設(shè)連接鋼管，鋼管直徑200 mm、壁厚6 mm，兩端焊接，與墩身角鋼形成閉合橫撐。斜拉桿按拉桿檢算，橫撐按壓桿檢算。

4 結(jié)語

以臺城河特大橋連續(xù)梁施工為載體，系統(tǒng)研究了0號塊托架受力情況，通過合理選擇結(jié)構(gòu)型式，保證結(jié)構(gòu)安全；準確建立數(shù)學(xué)模型，計算各桿件受力；采取極限狀態(tài)法設(shè)計選擇各桿件截面與材質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)場實際情況選擇合理的結(jié)構(gòu)形式，節(jié)點部位優(yōu)先選用鉸接節(jié)點，受力明確清楚，沒有附加應(yīng)力，采用工廠加工現(xiàn)場安裝，避免現(xiàn)場焊接的質(zhì)量不易保證的風險。對于臨時結(jié)構(gòu)設(shè)計，節(jié)點處的局部應(yīng)力比一般桿件截面應(yīng)力大出幾倍，甚至成為桿件設(shè)計控制因素，因此，要認真對待局部應(yīng)力的檢算。

[1] 劉東躍.施工臨時支撐結(jié)構(gòu)專項技術(shù)方案[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2013.

[2] GB 50017—2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3] 周水興.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2001.

[5] 交通部第一公路工程總公司.橋涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[6] 袁 駟.結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器[M].北京：高等教育出版社，2001.

[7] 黃紹金,劉陌生.裝配式公路鋼橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2002.

[8] TZ324—2010,鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))懸臂澆筑施工技術(shù)指南[S].

[9] TB 10110—2011，鐵路混凝土梁支架法施工技術(shù)規(guī)程[S].

[10] 章希勝,武 震,張景春.機械零件的接觸應(yīng)力計算[J].機械，2007,27(1)：63-64.

Designof0#blocklightweighttrianglesupportforcontinuousbeamofTaichengRiverBridge

ShiWen

(ChinaRailway20thBureauGroupFirstEngineeringCo.,Ltd,Suzhou215151,China)

0# block bracket for large span continuous beam scheme selection, model establishment, stress analysis of the 0# block bracket, and expounds the design process of the triangular bracket, has a certain guiding significance for the use and promotion of continuous beam in large span triangular brackets.

continuous beam 0# block bracket, light, stress calculation

1009-6825(2017)32-0145-03

2017-09-04

師 雯(1984- )，女，工程師

U448.215

A