石家庄市和平路高架桥临时支架设计方案

石家庄市和平路高架桥临时支架设计方案

张铁军

中国核工业二三建设有限公司河北廊坊065201

摘要：石家庄市和平路高架桥工程位于石家庄市和平西路采用顶推滑移方法安装，对临时支架要求高，针对段节重量、安全性进行设计。

关键词：支架设计验算

1工程概况

石家庄市和平路高架桥工程位于石家庄市和平西路，主桥上跨石家庄市和平西路和石太铁路，为2x125m钢箱梁转体斜拉桥，旋转角度为顺时针转角31度。起始桩号为K1+932，终点桩号为K2+182，桥梁中心桩号为K2+057。匝道桥上跨石太铁路，为2x90m钢箱梁转体桥，旋转角度为顺时针转角30度，起始桩号为K1+886，终点桩号为K2+066，桥梁中心桩号为ZDDK1+976。

主桥为单箱三室截面，顶、底板采用U型加劲肋，采用两座跨径为125m的单索面钢箱叠合梁钢管混凝土系杆拱桥，跨径布置为125m+125m＝250m，桥宽28.5m。道路中心线处梁高3.2米，桥面双向横坡1.5%，梁底横桥向水平，采用顺桥向每隔2.5米设置横隔板一道。顶板厚度为16、20mm，腹板厚度为16、20、24mm，底板厚度为14、20、26mm，隔板厚度为12、20、24mm。

2临时支架

2.1临时支架布置图如下：

本项目临时支架采用钢管支架，普通支架由4根φ426×9mm的螺纹钢管和φ180×9mm的螺纹钢管双拼40a的工字钢组成，临时支架上面布置250m长的双拼700×300×13×24mm的H型钢。

大跨度支架由4根φ426×13mm的螺纹钢管和φ180×9mm的螺纹钢管双拼40a的工字钢组成，临时支架上面布置由300×300×10×16mm的H型钢制作成的桁架片体组成。

支架下面制作4mx3mx0.5m的C30混凝土临时基础，基础内布置φ16mm钢筋，上面设置预埋钢板固结，在预埋钢板上搭设支架并焊接牢固。

临时支架系统计算

载荷：最不利工况为钢箱梁全部吊装到位后

1、支架自重;

2、钢箱梁重量：钢箱梁重量约为3800t，长度为250m，变截面从3.5m-7.5m，故平均高度为5.5m，每延米重量为15.2t，节段长度在5000-6000mm之间,故分段重量为最重80t,即800KN;

3、施工荷载：g3=2.5kN/m2,即2.5*6*28.5=427.5KN；

4、风荷载：g6=1.24kN/m2,即1.24*6*28.5=214KN；

载荷共计：1441KN；共计四点承重，取1.2倍安全系数为则节点载荷为432KN；

模型建立说明

建模：建模采用一般梁单元进行建模

边界条件：按支架位置对节点的X、Y、Z方向位移进行约束；支架和横梁连接采用弹性连接（刚性）；

已知条件

桥面系和导梁均采用为Q345B钢材，根据钢结构设计规范要求容许应力值为：

根据钢结构设计规范，挠度容许值为l/600，即6000/600=10mm，为保证拼装质量要求挠度小于3mm；

计算结果：

1、普通支架

稳定性验算：

最不利情况一下第二步计算采用恒载和活载一起倍增的方式求解结构的稳定系数。计算表明，结构稳定系数大于42.0，

一阶稳定系数为42

二阶稳定系数为53

三阶稳定系数为69

MidasCivil2011仿真计算表明，1.2结构自重+1.2安装荷载作用下：

结构最大应力为162MPa，强度满足要求。

竖向荷载作用下支架竖向挠度9mm，刚度满足施工荷载的需求。

恒载和施工荷载一起倍增的情况下，结构安全系数大于43，满足施工要求。

2、大跨度支架（8m-24m）

稳定性验算：

最不利情况一下第二步计算采用恒载和活载一起倍增的方式求解结构的稳定系数。计算表明，结构稳定系数大于7.0，

一阶稳定系数为7

二阶稳定系数为8

三阶稳定系数为16

MidasCivil2011仿真计算表明，1.2结构自重+1.2安装荷载作用下：

结构最大应力为185MPa，强度满足要求。

竖向荷载作用下支架竖向挠度9mm，刚度满足施工荷载的需求。

恒载和施工荷载一起倍增的情况下，结构安全系数大于7.0，满足施工要求。

临时支架基础系统计算

基础形式如下图所示：

基础最大载荷在大跨度支架位置，载荷最大，此时支架载荷（包括钢梁重量、支架重量）是73*4=292t（根据上图计算反力），则单根基础受力是P=2920KN。

地基承载力按fk为300KN/m2设计，施工完毕后进行试验检测；

（1）基础底面积尺寸的确定

A1=F/fk=2920/300=9.7m2

实际制作基础面积为4m*6m=24m2

结论：满足要求！

混凝土基础受力计算:

我们把混凝土台近视看成反梁,基础看成条形基础。

土对混凝土作用看做均布载荷

跨中弯矩最大M=ql2/8=2920*6/8=2190KN*m

一、设计参数:

结构安全等级:

混凝土强度等级:C30

As'钢筋等级:HRB335

As钢筋等级:HRB335

矩形截面宽度b＝4000.0（mm）

矩形截面高度h＝1500.0（mm）

钢筋合力点至截面近边的距离a'＝50.0（mm）

钢筋合力点至截面近边的距离a＝50.0（mm）

钢筋面积As'＝8000.0（mm2）

钢筋面积As＝8200.0（mm2）

二、计算参数:

根据设计要求查规范得:

◇重要性系数γ0＝1.0

◇混凝土C30的参数为:

系数α1＝1.00

系数β1＝0.80

混凝土轴心抗压强度设计值fc＝14.3（N/mm2）

混凝土轴心抗拉强度设计值ft＝1.43（N/mm2）

◇As'钢筋HRB335的参数为:

钢筋抗拉强度设计值fy'＝300（N/mm2）

钢筋弹性模量Es'＝2.0（×100000N/mm2）

◇As钢筋HRB335的参数为:

钢筋抗拉强度设计值fy＝300（N/mm2）

钢筋弹性模量Es＝2.0（×100000N/mm2）

三、计算过程:

◇截面有效高度:

h0＝h－a＝1450.0（mm）

◇计算相对受压区高度:

ξb＝β1／｛1＋fy／（Es×εcu）｝＝0.550

ξ＝（fy×As－fy'×As'）／（α1×fc×b×h0）＝0.001

2×a'／h0＝0.069

◇受弯承载力计算:

因为ξ＜2×a'／h0，取ξ＝2×a'／h0，承载弯矩为:

M＝fy×As×（h0－a'）／γ0＝3444.000000（kN.m）>2190kN.m

结论：满足要求