T型刚构梁部端块现浇支架设计

T型刚构梁部端块现浇支架设计

李晋宁

中铁隧道局集团有限公司   511458

摘要：本文结合某工程实例，针对T型刚构梁部端块的边界特点设计了现浇支架，并建立有限元模型对支架进行了检算，最后通过预压验证支架的强度、刚度。对同类工程具有一定的借鉴意义。

关键词：T型刚构 梁部端块 现浇支架

0引言 在悬臂法浇筑混凝土箱梁工程中，梁部端块施工占有重要一环，其施工质量及进度直接影响到主梁的成桥线型和合龙时间。梁部端块常见的施工方法分为导梁法[1]和支架法。其中支架法因易于操作、造价较低且更适用于整体式结构，在梁部端块施工中应用更为广泛[2]。T型刚构多用于跨越V型深谷，主梁两端地势狭隘陡峭。与常规箱梁相比，其梁部端块桥下净空小，投影多位于台帽、承台上方。针对此特点，本文直接在承台及台帽上搭设钢支架，并通过建立有限元模型和预压对支架的强度和刚度进行检算和验证。

1工程概况

卢家坪双线大桥位于位于湖北省宜昌市兴山县昭君镇滩平村，跨越白沙河、G209国道，两端接向家湾隧道出口和香炉坪隧道进口。主梁设计为单箱单室变截面预应力混凝土箱梁，全桥长177.1米，桥跨布置为：2×80mT构。

梁部端块长3.7m，顶板宽12.6m，底板宽6.7m，断面高5m，顶板厚62.5～81.75cm，底板厚64～81.6cm，腹板厚80cm，横隔板厚150cm。设计88.76m³，重2352.1KN。

梁部端块纵桥向投影主要位于桥台顶帽及承台上方，悬挑35cm。梁底至桥台顶帽及承台顶面，最小净空62cm，最大净空112cm。

2支架设计

主梁梁部端块底部净空较小，支架无需立杆或立柱，直接在台帽和承台上搭设。顶帽上方梁底净空最小62cm，综合考虑底模厚度和梁部端块重量，拟采用I25b作为支架横梁及纵梁。承台上方梁底净空最大112cm，考虑落梁需要，采用I40b作为垫梁对承台上方横梁进行支撑。横梁下方通过钢板对支架标高进行调整。纵梁在梁部端块腹板处加密，且在支座和防落梁处对长度进行调整。

图1 支架立面布置图         图2 支架侧面布置图

图3 支架平面布置图

3支架检算

3.1荷载计算

钢筋混凝土荷载：根据梁部端块构造，按容重26.5KN/m³对钢筋混凝土荷载进行计算，计算结果见表1。

表1 支架钢筋混凝土荷载

模板荷载共计2.9KN/㎡，其中内模及支撑架自重1.2KN/㎡, 外模及支撑架自重1.7KN/㎡。

施工阶段荷载共计5KN/㎡，其中施工人员及施工设备荷载3KN/㎡，倾倒、振捣混凝土产生的荷载2KN/㎡。

3.2建立模型

支架检算采用midas civil建立有限元模型，支架横梁、纵梁、垫梁均采用梁单元进行模拟，上下钢梁之间通过弹性支撑连接，支架底部根据实际情况使用刚支撑模拟顶帽及承台边界，整体模型见图4。

图4 支架整体模型

为提高计算精度，模型荷载通过在支架上方建立的虚拟板施加，虚拟板和支架纵梁之间弹性连接。在支架中间空缺部分对虚拟板施加刚支撑模拟支座及防落梁边界。

3.3检算结果

支架强度检算采用1.2×钢筋混凝土荷载+1.2×模板荷载+1.0×支架自重+1.4×施工阶段荷载荷载组合，刚度检算采用1.0×钢筋混凝土荷载+1.0×模板荷载+1.0×支架自重+1.0×施工阶段荷载荷载组合[3]。

计算得支架钢梁最大位移1.8㎜，结构位移见图5。钢梁最大应力61.4MPa，结构应力图见图6。

图5 支架整体位移图（单位：㎜）

图6 支架整体应力图（单位：MPa）

支架各钢梁均为Q235材质，抗剪强度设计值取125MPa，组合强度设计值取215MPa。纵梁最大跨度2.09m，容许挠度L/400=5.2㎜,横梁最大跨度2m，容许挠度L/400=5㎜[4]。

支架各构件计算结果见表2

表2 支架各构件计算结果

由表2可见支架各构件应力及变形均小于设计值，满足规范要求。

4支架预压

支架搭设完成后，对支架进行预压，以验证支架的安全性和刚度。根据设计图纸要求，加载重量为箱梁自重的1.2倍，梁部端块设计方量88.76m³。钢筋混凝土容重取26.5KN/m³。

加载重量：Q=88.76×26.5×1.2=2822.6KN。

支架预压采用混凝土预制块模拟梁部端块分60%、100%、120%三级对支架进行加载、卸载和观测。

混凝土预制块尺寸：0.5×0.6×2m，单块重量1.5t。加载至60%需要94块，加载至100%需要157块，加载至120%需要188块。

在支架横梁两端布置位移监测点，在每级加载或卸载完成，每隔6小时对支架位移监测点进行观测。当相邻两次观测数据小于2㎜时，停止观测，进行下一级加载或卸载。

预压完成后，对观测数据进行整理，发现支架受力稳定，除去观测误差后，无明显沉降和变形，能够满足梁部端块施工需要。

5结束语

通过对卢家坪大桥梁部端块现浇支架的检算和预压得出以下结论：

（1）通过检算，支架各构件应力值和挠度均满足规范要求，且具有较大的富余，安全系数高。

（2）通过支架预压，支架各构件无明显变形，受力性能良好，有着很好的适用性。

（3）通过本文设计的现浇支架，该T型刚构顺利完成了梁部端块的施工，对同类T型刚构桥梁部端块现浇支架的设计和施工具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]丁大有.导梁法边跨现浇段施工技术[J].铁道建筑技术,2015(9):65-67.

[2]王青俭.大跨径连续刚构桥边跨直线段现浇支架设计[J].铁道建筑技术[J],2014(2):32-34.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50009-2012建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50017-2017钢结构设计标准规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2018.