李貴軍

（中鐵六局集團(tuán)石家莊鐵路建設(shè)有限公司，石家莊 050011）

1 引言

隨著我國交通事業(yè)的迅速發(fā)展，橋梁工程越來越多。在橋梁施工中，現(xiàn)澆梁支架施工至關(guān)重要，直接影響橋梁的整體施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全，成為現(xiàn)澆橋梁施工中必須解決的關(guān)鍵問題。王曉[1]以寧鹽聯(lián)絡(luò)線道岔連續(xù)梁59#～60#墩的建設(shè)為例，詳細(xì)闡述了其現(xiàn)澆支架的設(shè)計(jì)與施工；譚雪峰[2]對連續(xù)梁橋現(xiàn)澆箱梁支架施工技術(shù)進(jìn)行了論述，并介紹了支架的搭設(shè)和底板大型鋼筋型鋼支架的設(shè)計(jì)；葛林濤[3]采用MIDAS 有限元軟件對大懸臂蓋梁現(xiàn)澆支架進(jìn)行驗(yàn)算；強(qiáng)偉亮[4]等分析了道慶洲大橋南接線工程，水上公軌兩用現(xiàn)澆主梁的施工技術(shù)方案，并對單跨雙層加強(qiáng)型貝雷梁支架組合體系進(jìn)行了有限元法空間結(jié)構(gòu)分析。綜上所述，有必要對新建工程的現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)進(jìn)行力學(xué)驗(yàn)算和仿真分析，以保證設(shè)計(jì)的安全與合理性。

2 工程概況

油坊大橋是新建鐵路商丘至合肥至杭州鐵路段中阜陽至杭州段的新建工程，橋梁中心里程為DK620+628.475，全橋孔跨布置為：32m 簡支梁+6×32m 道岔連續(xù)梁。其中，道岔連續(xù)梁第一跨為32.6m，第二跨至第五跨均為32.7m，第六跨為32.6m，采用支架現(xiàn)澆法施工。全橋共設(shè)7 道橫隔梁，邊隔板厚1.5m，中隔板厚2.0m，隔板設(shè)有孔洞，供檢查人員通過。梁在頂板、底板和腹板布置縱向預(yù)應(yīng)力鋼束。本橋采用鋼管樁+貝雷梁支架現(xiàn)澆法施工。每跨現(xiàn)澆梁支架均采用3 孔貝雷梁鋼管柱支架。支架具體布置：跨中立柱基礎(chǔ)采用條形擴(kuò)大基礎(chǔ)，兩端鋼管直接設(shè)在承臺上。

3 有限元模型建立

計(jì)算采用有限元軟件MIDAS 建立整體計(jì)算模型，所有桿件均采用梁單元。荷載在加載位置按節(jié)點(diǎn)荷載施加，自重通過重力加速度施加，考慮焊縫綴板等的影響，自重施加時(shí)考慮1.05 倍的系數(shù)。根據(jù)貝雷梁位置建立主跨模型以及橋墩兩側(cè)翼緣板下支架模型。

4 有限元方法計(jì)算

4.1 材料參數(shù)選取

1）混凝土：主梁采用C50，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范取其材料參數(shù)。

2）鋼筋：采用HPB300、HRB400，根據(jù)相應(yīng)規(guī)范取其材料參數(shù)。

3）鋼材：選用Q235 鋼材，彎應(yīng)力[σw]=140MPa，強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f =215MPa，剪應(yīng)力[τ]=80MPa，彈性模量E=2.06×105MPa，密度ρ=7 850kg/m3。

4）鋼絞線：采用低松弛鋼絞線，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度為fpk=1860MPa，公稱直徑為φs=15.2mm，公稱截面積為Ay=139mm2，彈性模量為Ep=1.95×105MPa。

5）鋼管立柱：選用直徑φ 630mm，壁厚10mm 的螺旋鋼管。

6）方木：選取針葉材A-5 類杉木，順紋受壓及承壓應(yīng)力[σa]=9.5MPa，順紋彎曲應(yīng)力[σw]=9.5MPa，橫紋承壓應(yīng)力（全面積、局部表面、墊板下）[σah]=1.6MPa、2.3MPa、3.1MPa，彎曲剪應(yīng)力[τ]=1.7MPa，彈性模量E=8.5×103MPa。

7）優(yōu)質(zhì)竹膠合板：順長度方向[σw]=30MPa，順寬度方向[σw]=240MPa，彈性模量E=7.5×103MPa，重度ρ=8.5kN/m3。

4.2 荷載計(jì)算

4.2.1 1#～6#墩跨支架

縱梁布置考慮混凝土荷載分布的不均勻性，分為翼緣板、腹板、頂?shù)装澹ㄏ涫遥┎糠?，翼緣板處縱梁間距根據(jù)實(shí)際模板尺寸及支撐位置適當(dāng)調(diào)整位置，腹板和頂?shù)装澹ㄏ涫遥┎糠址謩e按不同間距布置，混凝土計(jì)算時(shí)按縱梁布置分為若干個(gè)部分（半幅）。按寬度分布，橫縱方木接觸點(diǎn)處傳力以點(diǎn)荷載計(jì)算。

4.2.2 墩身兩側(cè)過渡段之支架

荷載根據(jù)縱梁布置按均布荷載計(jì)算，荷載計(jì)算見表1。

表1 墩身側(cè)過渡段之間荷載計(jì)算

5 計(jì)算結(jié)果分析

5.1 1#～6#墩跨支架

1）橫向方木計(jì)算結(jié)果

方木最大組合應(yīng)力值4.7MPa＜[σ]=9.5MPa，強(qiáng)度滿足要求。方木最大變形值14.4mm，相對最大變形0.5mm，位于跨度0.75m 處，750/400=1.875mm，滿足要求。

2）貝雷梁計(jì)算結(jié)果

弦桿最大軸力為227.2kN＜560kN，豎桿最大軸力為195.8kN ＜210kN，斜桿最大軸力為142.2kN＜171.5kN，軸力強(qiáng)度均滿足要求。變形最大值位于10.4m 跨處，為14.2mm＜10400/400=26mm，滿足要求。

3）3I32b 柱頂橫梁計(jì)算結(jié)果

3 I 3 2 b 柱頂橫梁最大彎矩2 5 9.1 k N·m。最大剪應(yīng)力：69.8MPa＜[τ]=80MPa，滿足要求。最大組合應(yīng)力：119.6MPa＜[σ]=140MPa，滿足要求。最大豎向變形4.7mm，位于懸臂端，而相對變形為3.5mm，懸臂長度為1.9m，取容許變形值1900/250=7.6mm＞3.5mm，滿足要求。

4）立柱計(jì)算結(jié)果

立柱底部最大豎向反力為997.3kN，滿足要求。

5.2 連續(xù)梁邊跨支架

1）貝雷梁計(jì)算結(jié)果

弦桿最大軸力為175.6kN＜560kN，豎桿最大軸力為184.5kN ＜210kN，斜桿最大軸力為130.5kN＜171.5kN，軸力強(qiáng)度均滿足要求。變形最大值位于邊跨跨中位置，為10mm＜9000/400=22.5mm，滿足要求。

2）3I32b 柱頂橫梁彎矩計(jì)算結(jié)果

3 I 3 2 b 柱頂橫梁最大彎矩2 3 1.7 k N·m。最大剪應(yīng)力：65.6MPa＜[τ]=80MPa，滿足要求。最大組合應(yīng)力：107MPa＜[σ]=140MPa，滿足要求。最大豎向變形4.2mm，位于懸臂端，而相對變形為3.1mm，懸臂長度為1.9m，取容許變形值1900/250=7.6mm＞3.1mm，滿足要求。

3）立柱計(jì)算結(jié)果

立柱底部最大豎向反力924.2kN，滿足要求。

5.3 墩身兩側(cè)過渡段之支架

根據(jù)貝雷梁位置建立計(jì)算模型。通過計(jì)算，支撐結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)力為28.5MPa，最大組合應(yīng)力為61.3MPa，均滿足強(qiáng)度要求。支架縱梁跨度4.38m，最大豎向變形位于縱梁跨中附近，最大值3.9mm＜4380/400=10.95mm，所以，剛度滿足要求?？v梁上翼緣通過間距小于1.2m 的10#槽鋼連為整體，整體穩(wěn)定性也滿足要求。

6 結(jié)語

通過以上分析計(jì)算，支架結(jié)構(gòu)各桿件均滿足強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性要求，證明了油坊大橋現(xiàn)澆施工支架設(shè)計(jì)的合理性。采用上述支架，安全順利地完成了32m 簡支梁+6×32m道岔連續(xù)梁現(xiàn)澆支架的施工，各項(xiàng)質(zhì)量檢測指標(biāo)均滿足施工規(guī)定要求，表明該現(xiàn)澆支架設(shè)計(jì)與施工是成功的，為同類現(xiàn)澆支架在橋梁工程的推廣應(yīng)用積累了技術(shù)資料，可供類似工程參考。