铁路桥悬浇连续钢构支架设计施工及受力检算

铁路桥悬浇连续钢构0号块支架设计、施工及受力检算xx（xxxx工程有限公司，xxxxxx）摘要：本文结合xx铁路xx特大桥连续刚构梁0号块的支架施工实例，详细阐述了0号块托架设计及施工技术，并进行了支架的结构受力检算，以指导实践。关键词：连续刚构0号块托架设计施工技术受力检算1工程概况xx铁路xx特大桥位于xx市三星镇，跨越xx河，共18个墩台，孔跨布置：2×24m简支T型梁+10×64m预应力砼简支箱梁+（68+128+68）m预应力砼连续刚构+2×24m简支T型梁，全长1039m。连续刚构两个0号块在13#、14#墩上，13#、14#双薄壁墩高度均为42m，厚度为1.8m，横向宽度为7.9～10m，1：40变坡。上构连续钢构为单箱单室、变高度、变截面箱梁，顶板、底板及腹板局部向内侧加厚。0号块长度为12m，梁高9.2m，顶板厚52cm，底板厚90cm腹板厚70cm。梁体箱宽为6.1m，防撞墙内侧净宽为4.46m，桥面为8.3m。翼板厚度由40cm渐变至75cm。20号块支架施工方案根据桥墩及0号块的类型、结构尺寸及现场施工情况，经对多方案进行技术、经济方面综合比选及改进后，采取如下施工方案。在墩顶上预埋双层工字钢纵梁，下层纵梁为6根9m的I28a工字钢，上层纵梁为6根16m的I45a工字钢，两层纵梁工字钢之间用I28a工字钢斜撑连接，形成受力桁架承受上部荷载，并将荷载传递给桥墩。上层纵梁上的横向分配梁采用I28a工字钢16根（单根长为12m），纵、横向工字钢接触处采用焊接，以形成受力整体。在横向工字钢上铺设纵向方木，方木规格为12cm×12cm。在纵向方木上拼装φ48×δ3mm小钢管满堂脚手架，小钢管高度在1～2m之间，在上中下设置三道纵横向水平杆，再按30～60°设置纵横向剪力撑，钢管设置上下顶托，上顶托上放置12cm×12cm纵向方木，纵向方木上设置12cm×12cm横向方木，横向方木上铺设2cm厚木模板，以形成6.1m宽底模。图1纵、横向工字钢平面布置图图2托架布置侧面图（尺寸以厘米计）3托架施工技术3.1纵向I45a工字钢采用预埋双层工字钢组成托架，作为支架的支撑，将支架承受的荷载传给桥墩。每层由6根工字钢组成，下层采用9m的I28a工字钢，上层采用12m的I45a工字钢，上、下层工字钢底部距离为2m，两层工字钢间设置45°斜撑连接，斜撑采用I28a工字钢。腹板下纵向工字钢间距为50cm，中间底板下纵向工字钢间距为140cm。纵向工字钢设置见图1、2。进行桥墩施工时，预埋工字钢处采用木模，工字钢与模板间空隙填塞海绵，防止漏浆。工字钢预埋时严格按施工设计图进行测量定位，为防止在浇注砼时工字钢位置移动，采用φ18mm圆钢制成“井”字架与桥墩主筋焊接以固定工字钢。进行工字钢安装时因与墩柱主筋和箍筋的绑扎位置相冲突，施工时适当改动主筋和箍筋位置，并采用监理工程师同意的措施进行钢筋加强，以免改变墩柱受力状态。3.2横向分配梁纵梁上的横向分配梁采用16根I28a工字钢，单根长12m，分配梁工字钢间距为60cm，横向分配梁工字钢与纵梁工字钢采用焊接形成整体，以确保同时工作。3.3纵向方木及钢管支架在横向工字钢上设置纵向方木，方木规格为15cm×15cm，纵向方木布置位置及间距要对应其上部的小钢管立柱布置位置及间距。在纵向方木上拼装φ48×δ3mm小钢管满堂脚手架，钢管纵向间距在菱角下为30cm，其余为35cm。横向间距在腹板下为35cm，底板下为50cm，翼板下为70cm。小钢管高度在1～2m之间，在上中下设置三道纵横向水平杆，再按30～60°设置纵横向剪力撑。钢管设置上下顶托，上顶托上设置12cm×12cm纵向方木，纵向方木上设置8m长的12cm×12cm横向方木，纵向间距0.25m，左右错头1m，形成宽度为9m的平台，在腹板下用间距0.125m的2m方木加密横向方木。横向方木上铺设2cm厚木模板，以形成6.1m宽底模。3.4作业平台及人行通道上层纵梁工字钢及横向工字钢分配梁均悬挑出0号块周边外约2m，其上满铺脚手板，作为操作平台及人行通道，四周设置防护栏杆，上部护身栏杆高1.5m，下部护身栏杆距通道脚手板0.6m，并设置宽18cm的挡脚板。3.5支架预压为了检验支架的承载能力、安全稳定性，及消除支架非弹性变形，取得支架弹性变形和非弹性变形的实测数值，作为梁体立模的预拱值设置的参考。在支架搭设完毕后进行预压处理。托架承受荷载较大，如果采用堆载预压，则工作量大，预压材料组织难度较大，故采用千斤顶反预压托架。托架需要承受的总荷载为：Q=1.2×663.17×8.4=6685KN=668.5T考虑施工期间的冲击振动等因数，再次加大安全系数，按照1.2计算预压力。Q=668.5×1.2=802.2T≈800T计划采用8个250T千斤顶分8个张拉点，对托架进行张拉预压。每个张拉点张力为100T。张拉点按照平面位置投影到承台上，在承台预埋预应力钢绞线，钢绞线采用P锚，将P锚固定在承台底层钢筋上，并按照预应力要求安装锚下钢筋。钢绞线露出承台顶面2m，预压时接长。每个张拉点设置5根钢绞线，其规格为φ15.2mm，强度1860MPa，按规范其单根张拉力可达到200KN=20T。本次预压主要检验纵向工字钢的承载能力，因此横向工字钢安装后，不急于焊接固定，而将其两根一组，移动到千斤顶布置位置处，作为千斤顶下受力构件。在张拉前，检查各工字钢是否受力均匀，保证每根都接触可靠。并在张拉前，测量作好下挠度观测点位，张拉分级加载，分级观测。发现挠度过大、受力不均匀、异响应停止张拉作业，查明原因，调整后，再行加载。最后整理预压测量结果记录，形成分析报告，并用于指导0号块的立模施工。4托架结构受力检算4.1各类荷载计算由于0号块的配筋率较大，故砼容重取26.5KN/m3。1）0号块纵向砼线荷载（横隔板砼未计入）q1=（252.29×26.5）÷12=557.14KN/m2）横隔板荷载横隔板集中在墩柱上1.2m范围内，故q2=（44.23×26.5）÷1.2=977KN/m3）支架荷载底模竹胶板、方木、小钢管、横梁及纵梁工字钢共计890.62KN，两薄壁墩厚度为1.8m×2=3.6m，因此支架荷载作用在8.4m长度范围内。q3=890.62÷8.4=106.03KN/m4）线荷载累计q总q2作用在墩柱上，因此作用在托架上的荷载只计q1、q3，并考虑1.2的安全系数，则有：q总=（q1+q3）×1.2=663.17×1.2=796KN/m4.2托架受力简图图3托架受力简图4.3分段简化纵向I45a工字钢是预埋在墩柱内，且埋设长度为1.8m，把此处简化为固定端。因此该托架受力可简化为5段：AB段=EF段，为一端固定，另一端简支的多约束结构。BC段=DE段，此段受力在墩柱以上，可不做计算。CD段，两端均为固定端的多约束结构。4.4托架计算4.4.1纵向I45a工字钢计算查表知，I45a截面特性（6根）：截面面积：A=612cm2；惯性矩：I=32240cm4；截面抵抗矩：W=1430cm3；弹性模量：E=2.1×105MPaAB段计算，查《路桥施工计算手册》：Qmax=5ql/8=5×796×2.0/8=995.0KNτ=Qmax/A=995×103/6/612=27.1MPa＜[τ]=85MPaMmax=9ql2σ=Mmax/W=223.9×106/6/1430=26.1MPa＜[σ]=150MPa挠度：fmax=0.00542ql4/EI/6=0.17mm＜L/400=5mm以上均合格Ra处斜撑计算：Ra=3ql/8=597KN，采用45度I28a做斜撑，A=55.45cm3。压杆受力为：597×1.414=844.2KN，σ=N/6/A=844.2×103÷6÷55.45=25.4MPa＜[σ]=150MPa牛腿计算：τ=Q/6/A=597×103÷6÷55.45=17.9MPa＜[τ]=85MPaCD段计算：Qmax=ql/2=796×4.4/2=1751.2KNτ=Qmax/A=1751.2×103/6/612=47.7MPa＜[τ]=85MPaMmax=ql2/12=796×4.42σ=Mmax/W=1284.2×106/6/1430=149.7MPa＜[σ]=150MPa挠度：fmax=ql4/384EI/6=1.9mm＝L/400=11mm以上均合格4.4.2横向I28a工字钢计算查表知，I28a截面特性（16根）：截面面积：A=55.45cm2；惯性矩：I=7114.14cm4；截面抵抗矩：W=508.15cm3；弹性模量：E=2.1×105MPa。根据荷载分配情况，得横向I28a工字钢受力简图如图4：图4横向I228a工字字钢受力简简图如AB段按照固定端悬悬臂梁进行行计算：Qmax=ql==30×11.1=333KNMmax=ql22/2=33××1.122/2=220KN..mCD段按照简支梁进进行计算：：Qmax=ql//2=68.6×11.4÷22=48.0KNMmax=ql22/8=68.6×11.42/8=16.8KN取AB、CD段中的最大弯矩矩及最大剪力力进行核算算：σ=M/W=200×1066/508..15=339.4MMPa＜[σ]=1500MPaτ=Q/A=488×103/55.445=86.66MPa＜[τ]=85MMPa挠度：fmaxx=5qll4/3844EI=00.23mm＝L/4000=3..5mm以上均合格4.4.3小钢钢管φ48×δ3mmm钢管截面面特性：A=4.24cm2；I=10.78cm4；W=4.493cm3；r=1.595cm。由525立杆承受受全部荷载796×12=99552KNN，则每根立立杆承受荷荷载为：N=9552KKN/5225=188.2KNN大横杆布距最大大为1.22m，长细细比λ=L/rr=12000/155.95==75.22，查表得得，轴心受受压钢构件件纵向弯曲曲系数φ=0.6682，那么有有：[N]=φA[[σ]=0..682××4.24×2215=662.2KKN＞N=18..2KN稳定性：σ=NN/φA=18..2÷0..682÷÷4.24=662.9MPa＜[σ]=2115MPa合格4.4.4纵向向底层方木木计算：计算截面特性112cm××12cmm：截面面积：A==144000mm2；惯性矩：：I=a4/12==17288cm4；截面抵抗抗矩：W==a3/6=2888cm3；弹性模量量：E=8..5×1003MPa。图5底层纵向向方木受力力简图Q=P=18..2KNM=18.2××0.1225=2..28KN.mmσ