詹凱，曾曉冬，李貴康，祁叢林，李長(zhǎng)楊，祝文帥

（中國(guó)建筑第六工程局有限公司，天津 300450）

0 前言

連續(xù)梁施工過(guò)程中，0#塊施工是其重要的環(huán)節(jié)之一，尤其是0#塊整體支架體系的設(shè)計(jì)和驗(yàn)算。雖然連續(xù)梁懸臂澆筑法發(fā)展至今已經(jīng)是一種成熟的施工工藝，然而大多數(shù)項(xiàng)目常常因技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員配備不齊全，或未有類(lèi)似施工經(jīng)驗(yàn)，在對(duì)連續(xù)梁0#塊設(shè)計(jì)及驗(yàn)算時(shí)，極易因考慮不全面，導(dǎo)致施工荷載施加錯(cuò)誤，影響現(xiàn)場(chǎng)施工安全。本文通過(guò)溫東跨線(xiàn)橋的具體工程，利用Midas civil有限元軟件對(duì)0#塊支架進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算，以期能為類(lèi)似工程提供借鑒和參考。

1 工程概況

溫東跨線(xiàn)橋跨越莆永高速，橋跨布置為3×（3×30m）+（50m+85m+50m）+（4×30m）=575m。引橋上部結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段采用30m跨預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)，跨越莆永高速主橋采用50m+85m+50m=185m變高度預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，橫橋向分幅布置。引橋下部結(jié)構(gòu)高墩采用雙柱式倒T型蓋梁，矮墩采用板式倒T蓋梁，主橋下部結(jié)構(gòu)采用雙柱墩?；A(chǔ)采用矩形承臺(tái)及直徑1.5m鉆孔灌注樁。其主橋0#塊為單箱雙室結(jié)構(gòu)，邊腹為斜腹板，單側(cè)長(zhǎng)度為6m，頂板寬度為23.45m，底板寬度11m，兩側(cè)翼緣懸臂長(zhǎng)4.35m。

2 0#塊支架設(shè)計(jì)方案

支架總體考慮采用Φ820*10mm、Φ429*8mm螺旋鋼管+型鋼搭設(shè)而成。在承臺(tái)上連續(xù)梁墩柱兩側(cè)橫橋向各支立7根螺旋鋼管，間距為490、242.5、242.5、242.5、242.5、490cm。螺旋鋼管柱底部焊接法蘭與承臺(tái)預(yù)埋件連接。鋼管支架上順橋向鋪設(shè)12m長(zhǎng)雙拼45b工字鋼做作為主橫梁，橫橋向每側(cè)鋪設(shè)23m長(zhǎng)雙拼I36b工字鋼分配梁，間距1.5m+2+2m。根據(jù)底模板支撐桁架布置，翼緣板采用定型鋼模板桁架支撐，所有頂?shù)装搴奢d由6榀支撐桁架均勻分擔(dān)；邊腹板分別由3榀支撐桁架承擔(dān)，中腹板由5榀支撐桁架承擔(dān)。立柱間橫向連接系采用C12.6槽鋼、縱向采用雙拼32a槽鋼。

3 工況組合

3.1 工況分析

支架計(jì)算按以下梁兩種工況進(jìn)行計(jì)算。

工況1：澆筑混凝土工況，對(duì)支架強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。

工況2：澆筑混凝土工況，對(duì)支架剛度進(jìn)行計(jì)算[1]。

3.2 荷載組合

各工況分別考慮兩種組合，基本組合與標(biāo)準(zhǔn)組合，基本組合計(jì)算結(jié)果用于評(píng)價(jià)強(qiáng)度與穩(wěn)定性指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)組合用于評(píng)價(jià)剛度指標(biāo)[2]，各工況荷載系數(shù)取值如表1所示。

4 結(jié)構(gòu)整體計(jì)算

4.1 強(qiáng)度及剛度驗(yàn)算

工況1下，整體模型強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦隆?/p>

由上表可得支架結(jié)構(gòu)最大組合應(yīng)力設(shè)計(jì)值為174.6MPa，小于鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215MPa，故強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。

工況2下，整體模型位移計(jì)算結(jié)果如下。

各工況荷載組合 表1

平臺(tái)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果 表2

平臺(tái)位移計(jì)算結(jié)果 表3

綜上，支架的整體強(qiáng)度和剛度滿(mǎn)足要求。

4.2 穩(wěn)定性計(jì)算

4.2.1 彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5007-2017），鋼管的穩(wěn)定性計(jì)算公式如下：

式中：N——壓彎構(gòu)件軸心壓力設(shè)計(jì)值；

φ_x——在彎矩作用平面內(nèi)，不計(jì)彎矩作用時(shí)軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

M_x——壓彎構(gòu)件最大彎矩設(shè)計(jì)值；

N_Ex^′—— 參 數(shù)，N_Ex^′=N_Ex/1.1=π^2EA/（1.1λ_x^2）；

W_1x——彎矩作用平面內(nèi)受壓最大纖維的毛截面系數(shù)；

β_mx——等效彎矩系數(shù)；

γ_x——截面塑性發(fā)展系數(shù)；

A——截面面積。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鋼管立柱φ820×10mm承受最大軸力設(shè)計(jì)值N=1337.0kN，對(duì)應(yīng)彎矩設(shè)計(jì)值M=0.3kN·m，按單向壓彎結(jié)構(gòu)進(jìn)行承載能力檢算。

歐拉臨界力

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可得鋼管在彎矩作用平面內(nèi)的穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

4.2.2 局部穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)結(jié)果，鋼管局部穩(wěn)定性也滿(mǎn)足要求。

故鋼管單肢穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

5 柱腳驗(yàn)算

根據(jù)Midas civil計(jì)算結(jié)果，柱腳受力最大節(jié)點(diǎn)為φ820×10mm鋼管柱腳，其受力為Fz=1337.0kN,Vx=15.0kN,Mx=5.4kN·m；Vy=36.5kN,My=46.1kN·m。柱腳底板尺寸為1000×1000mm。

5.1 橫橋方向Y

e=M/N=46.1/1337=0.04m；L=1.0m；e＜L/6=0.17m。

底板下混凝土最大壓應(yīng)力：

受拉側(cè)螺栓得總拉力：T=0；

水平抗剪承載力：

5.2 縱橋向X

e=M/N=5.4/1337=0.004m；L=1.0m；e＜L/6=0.17m。

底板下混凝土最大壓應(yīng)力：

受拉側(cè)螺栓得總拉力：T=0；

水平抗剪承載力：

綜上，鋼管在柱腳位置受力滿(mǎn)足要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

溫東跨線(xiàn)橋連續(xù)梁主橋0#塊支架采用螺旋鋼管+型鋼搭設(shè)而成，支架設(shè)計(jì)充分考慮了主橋墩柱與承臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，在對(duì)支架驗(yàn)算過(guò)程中，各荷載取值合理，并利用Midas civil有限元軟件對(duì)支架整體進(jìn)行建模分析，分別對(duì)設(shè)計(jì)荷載組合和標(biāo)準(zhǔn)荷載組合進(jìn)行模擬驗(yàn)算，分析結(jié)果表明，支架的整體強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，保證0#塊支架施工過(guò)程中的安全與質(zhì)量。同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程中，對(duì)支架應(yīng)力及變形量進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)與Midas civil各工況驗(yàn)算結(jié)果相吻合，進(jìn)一步表明本工程支架整體模擬計(jì)算方法的可靠性，可為今后類(lèi)似工程提供借鑒。