5-2钢桥子项目2：简支钢箱拱梁组合桥支架分析 - 图文

本文在跨济兖公路特大桥2-96m简支钢箱拱梁组合桥拼装施工基础上，考虑影响临时支架结构安全性的不利因素，对各不利工况下的临时进行弹性计算分析，研究临时结构受力、变形、强度、稳定性能，找到可能的最不利工况，指导施工的顺利进行。

研究以分析临时结构的静力空间作用性能为主，通过通用有限元分析软件ANSYS 10. 0建立临时支架的三维空间模型，对拼装过程中临时支架刚度、强度、稳定性进行验算。对临时支架进行强度、刚度、稳定性研究，了解其受力行为具有深远的工程意义，可确保大桥的顺利施工，从而大大推动世界桥梁的发展和建设。此外，可为今后深入研究各种钢结构的空间作用问题提供有益的参考。

2支架总体设计方案及计算内容

2.1支架初步设计

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支架初步设计针对不同部位、工况、重量、跨路与否、地基形式，选择立柱的形式;针对不同坡度，选择横系杆形式：针对支架沉降要求，选择不同的地基处理方式。

2.1.1拱肋支架立柱的选择

拱肋高度为19.2m，高度与横断面宽度之比远大于2，根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2001查得济南基本风压为0.45 kN /m2，不宜选择满堂支架，采用钢管立柱。 初步拟定钢管直径为Φ426×10mm。

根据《钢结构设计规范》GB 50017━2003 按除GJ节段的最重节段G3高度计算： A=13062mm2, i=147.1mm, l=14152mm,

λ＝l/i=96<150,查表：Ψ=0.668

G3节段重498 kN，考虑不同根数立柱平分拱肋重力，通过上式平面内失稳公式试算之后（只考虑了水平推力，β

mx取

1），一段拱肋需4根立柱。

2.1.2钢箱梁下部支架立柱的选择

1）受力分析 （1）.碗扣式脚手架

碗扣式脚手架钢管规格为Φ48×3.5mm，最密的布置按步距60cm，间、排距60cm布置，根据《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》JGJ166-2008计算：

则，λ=l/i=60/1.58=37.97 查表：Ψ=0.896

每根立柱[F]= Ψ[σ]A=0.896×205×489=89819.52N=89.8kN

满堂支架每平米的承载能力为：P1=[F]/S=89.8/(0.6×0.6)=249.444kN /m2

每平米最重节段为GJ节段，需要的承载能力为：P2=1.2×898.39/（11.465×2.644）=35.583 kN /m2

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P1＞P2，满堂支架可以满足要求。 （2）．钢管立柱：

根据《钢结构设计规范》GB 50017━2003

考虑使用现场较多的Φ559钢管柱（壁厚10mm），最高按6m计算： A=17239mm2, i=194.1mm, l=6000mm,

λ＝l/i=31,查表：φ=0.961,

一根钢管的容许承载力为[F]= Ψ[σ]A =0.968×215×17239 =3587780N=3587.78kN

考虑一个梁段至少需要两根才能保证在安装时保持稳定，因此每个梁段设置两根Φ559钢管柱。

两根钢柱最不利时承受的荷载为L1、L2梁段重力的一半545 kN，可以满足要求。 2）门洞设置对支架立柱选择的影响

钢箱系杆拱桥下部支架横穿经十西路及高速匝道，需设置行车门洞。由于经十西路是济南市主干道，车流量极大，支架不能占用过多道路，采用满堂支架很难在此设置足够的宽度保证箱梁的安装。

3）地基对支架立柱选择的影响

钢箱系杆拱桥下部支架分别位于公路、绿地、基坑回填等不同类型的基础上，几种基础的承载力和含水率均不相同，在钢箱安装时，支架将力传到地基之后会造成基础的不均匀沉降，对于满堂支架较危险，且钢梁在焊接前（无应力状态）的高程无法调整。采用钢管作为支架立柱，能设置牛腿对钢桥线型进行调整。

综上，钢箱梁下部支架采用钢管柱最优。

2.1.3支架基础的选择

基础采用条形基础，对于不同部位的立柱基础，将每根立柱所受的荷载乘以2的偏载系数之后除以本段地基的承载力，得出支架基础的最小面积，初步选定在拱脚段采用5.5*1.0*0.6m方形预制块作为基础，在绿地采用2m*2m*0.3m方形预制块作为基础，在公路上采用10.5m*1m*0.6m的条形预制块做基础。

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假设钢管立柱传给条形基础的压应力按45°在基础中传播，最长边均大于630mm+基础厚度×2，可以认为条形基础是受弯构件，需配置抗弯钢筋及抗剪钢筋。

2.1.4钢箱下部支架纵向系杆的选择

由于钢桥存在1.35%的坡度，因此整个钢桥承受1011.659 kN的水平推力，由于基础采用预制块放置，抗滑动能力较弱，因此考虑采用4根20a槽钢纵向连接，并支撑于桥墩上。

每根槽钢需承受253 kN水平推力，按稳定性公式计算最弱的y轴均能满足要求，能有效避免基础的滑移。

2.2支架总体方案

本桥采用支架原位拼装架设方案。在公路上搭设支架，吊装钢箱梁，之后在钢箱梁上搭设拱肋支架。支架均采用螺旋钢管作为临时支墩。总体布置见图3-1、3-2。

钢箱梁临时支墩采用Φ559×10mm钢管，横桥向分为左右侧两组，每组4根，第一排支架处加密为5根。每组钢管横桥向采用20a槽钢交叉连接（图3-3）。临时支墩的基础采用条形整体基础和独立基础两种形式（图3-3、3-4），其中跨济兖公路采用条形基础（尺寸为10.5×1×0.6m），跨京福匝道采用独立基础（尺寸为2×2×0.3m）。钢管支墩每排间距5m，第一排钢管支墩距离支座11.5m。由于在施工过程中，支架下方不能中断行车，因此纵桥向钢管之间只能在上部纵向连接，下部无法连接。跨京福匝道采用门架方式通过见图3-5。

下部钢箱梁安装焊接完成后，在钢箱梁上搭设拱肋吊装支架。每半跨单片拱肋下设5个临时支墩。支墩采用Φ426×10mm螺旋钢管。每个支墩由4根钢管组成，钢管纵向间距均为3.3m，横桥向间距4.0m。每个临时支墩钢管纵横向采用20a槽钢连接。支架顶部安装分配梁及拱调整设施，形成上层操作平台。钢管与钢箱梁之间采用焊接。

支架平面布置方案示意图

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