許又文

(西安交通工程學(xué)院，西安 710300)

以現(xiàn)結(jié)果為例，對支架平臺進(jìn)行了設(shè)計。支架從上至下布置依次為面板1.5 cm厚木模板，面板下設(shè)縱向次龍骨8 cm×8 cm方木，橫向間距為10 cm，縱向次龍骨下設(shè)I10橫向主龍骨，縱向間距為60 cm。橫向主龍骨下設(shè)碗扣支架，立桿采用φ60×3.2 mm，Q355B鋼管。碗扣支架下設(shè)置I20 a橫向分配梁，縱向間距取0.6 m。分配梁下布置貝雷梁，中跨采用雙拼HN600×200型鋼，鋼管柱采用Φ630×8 mm鋼管，縱向間距取6 m，橫向間距3 m。

支架計算包括：方木、立桿、分配梁的強度及剛度檢算；鋼管立柱強度和穩(wěn)定檢算；基礎(chǔ)承載力檢算。

模板及支架荷載q=1.0 kN/m2，設(shè)備及人工荷載q=4.0 kN/m2，砼澆注沖擊荷載q=2.5 kN/m2，混凝土容重(配筋率大于2%)γ=26 kN/m3，混凝土超灌系數(shù)取1.05[1-3]。恒荷載系數(shù)1.2，動荷載系數(shù)1.4[4]。根據(jù)提供的圖紙，選取代表性截面進(jìn)行計算，截面荷載分布如圖1所示：

圖1 斷面橫向荷載分布圖(荷載單位：kN/m2，長度單位：m)Fig.1 Distribution diagram of cross-sectional transverse load(load unit: kN/m2, length unit: m)

1 縱向方木檢算

縱向8×8 cm方木，橫向間距為0.1 m，容許應(yīng)力[σw]=12 MPa，彈性模量E=9×103MPa，跨中最大撓度要求滿足f

慣性距：

腹板下最大彎矩：

彎曲應(yīng)力：

撓度：

底板下最大彎矩：

彎曲應(yīng)力：

撓度：

2 I10橫向龍骨檢算

橫向龍骨下設(shè)置立桿，縱向間距為0.6 m，橫向間距為翼緣板處1.2 m、腹板處0.6 m、底板處1.2 m。I10縱向間距為0.6 m，則I10橫向龍骨所受的均布荷載為：

工字鋼腹板(1)下分布荷載：

89.58×0.60=53.75 KN/m

工字鋼腹板(2)下分布荷載：

95.37×0.60=57.22 KN/m

工字鋼底板(1)下分布荷載：

31.73×0.60=19.04 KN/m

工字鋼底板(2)下分布荷載：

32.03×0.60=19.22 KN/m

工字鋼翼緣板下分布荷載：

23.32×0.60=13.99 KN/m

腹板(2)處荷載最大，現(xiàn)只驗算腹板(2)下立桿的受力。對工字鋼梁按照雙懸臂連續(xù)分配梁進(jìn)行整體建模分析，則I10橫向龍骨的受力計算結(jié)果為：

彎曲正應(yīng)力：

σ=43.9 MPa<205 MPa

剪應(yīng)力：

τ=50.6 MPa<120 MPa

撓度：

因此， I10橫向龍骨的強度與變形均滿足要求。

3 I20a橫向分配梁檢算

I20a橫向分配梁縱向間距為0.6 m。

工字鋼腹板(1)下分布荷載：

89.58×0.60=53.75 KN/m

工字鋼腹板(2)下分布荷載：

95.37×0.60=57.22 KN/m

工字鋼底板(1)下分布荷載：

31.73×0.60=19.04 KN/m

工字鋼底板(2)下分布荷載：

32.03×0.60=19.22 KN/m

工字鋼翼緣板下分布荷載：

23.32×0.60=13.99 KN/m[5]

對I20a橫向分配梁按照連續(xù)分配梁進(jìn)行整體建模分析，計算結(jié)果為：

彎曲正應(yīng)力：

σ=17.7 MPa<205 MPa

剪應(yīng)力：

τ=13.2 MPa<120 MPa

撓度：

因此，I20a橫向分配梁的強度與變形均滿足要求。

4 貝雷梁檢算

取腹板處最大支反力29.8 kN計算，貝雷梁橫向間距為0.6 m，貝雷梁跨度為6 m，均布荷載：q=29.8÷0.6=49.7 kN/m。受力簡圖及計算結(jié)果見圖2～5。

圖2 貝雷梁彎曲應(yīng)力(MPa)Fig.2 Bending stress of Berlei beam(MPa)

圖3 貝雷梁剪應(yīng)力(MPa)Fig.3 Shear stress of Beret beam(MPa)

圖4 貝雷梁變形(mm)Fig.4 Beret beam deformation(mm)

圖5 貝雷梁支反力(kN)Fig.5 Berebeam support reaction(kN)

整體建模分析，計算結(jié)果為：

彎曲正應(yīng)力：

σ=256.6 MPa<305 MPa

剪應(yīng)力：

τ=23.1 MPa<175 MPa

撓度：

5 雙拼HN600×200型鋼橫向分配梁

鋼管縱向間距6 m，橫向間距3 m。橫梁加載貝雷梁的支反力，雙拼型鋼，荷載只加載一半。經(jīng)建模分析，計算結(jié)果為：

彎曲正應(yīng)力：

σ=55 MPa<205 MPa

剪應(yīng)力：

τ=62.1 MPa<120 MPa

撓度：

因此，雙拼HN600*200型鋼橫向分配梁的強度、變形滿足要求。

6 鋼立柱截面特性

鋼立柱選擇鋼管為630 mm×8 mm，設(shè)置一道支撐，計算高度取12 m。

鋼管的凈面積：

A=0.015 6 m2

鋼管的慣性矩：

I=7.56×10-4m4

鋼管的回轉(zhuǎn)半徑：

荷載分析：

對于單根鋼立柱，豎向壓力最大為F=2×697.1/1.2=1 161.8 kN；鋼管柱自重：G=18×0.015 6×7 850×10/1 000=22 kN；單根柱所承受的荷載為N=F+G=1 183.8 kN；樁頂計算反力取荷載標(biāo)準(zhǔn)值。

強度及穩(wěn)定性驗算：

對于單根鋼立柱，強度驗算：

因此，強度滿足要求。

穩(wěn)定性驗算：

根據(jù)鋼管柱的約束條件及提高鋼管柱的安全富余度，鋼管柱的計算長度l0=12 m(不考慮橫縱向約束時的最不利工況取值)。

長細(xì)比：

查表，線形內(nèi)插得穩(wěn)定性系數(shù)φ=0.834(b類截面)。

因此，穩(wěn)定性滿足要求。

7 基礎(chǔ)驗算

對于單根鋼立柱：單根鋼管立柱所受最大反力為1 183.8 kN。鋼立柱下基礎(chǔ)檢算如下：基礎(chǔ)受壓區(qū)域為：

V=2×2×0.6=2.4 m3

考慮基礎(chǔ)自重：

2.4×26=62.4 KN

基礎(chǔ)底部總荷載為：

N=1 183.8+62.4=1 246.2 kN

地基總應(yīng)力為：

基底總應(yīng)力不滿足承載力小于200 kPa的要求，在基礎(chǔ)底面設(shè)置直徑20 cm、間距10×10 cm、凈保護(hù)層厚度4 cm的鋼筋網(wǎng)。

8 結(jié)語

支架設(shè)計過程中，在橋梁荷載作用下梁均滿足受力要求，該方案性價比最優(yōu)。與傳統(tǒng)計算方法相比，利用 MIDAS/CIVIl 進(jìn)行計算分析，省時省力，結(jié)果準(zhǔn)確，滿足規(guī)范要求[6]。