论文部分内容阅读
摘要：对青银高速公路跨京沪铁路预应力砼悬臂连续箱梁0号块支架进行材料选择和施工方案设计，并通过结构力学求解器对支架的受力进行检算。
关键词：悬臂连续梁，0号块支架，设计，检算
Abstract: to qingdao-yinchuan motorway across the beijing-shanghai railway prestressed concrete continuous box girder 0 th piece of cantilever bracket material selection and construction design, and through the structure mechanics solver to the support by calculating the stress on.
Keywords: cantilever continuous beam, 0 th piece of stents, design, by calculating
中图分类号： S605+.2文献标识码：A文章编号：
1工程概况
青银高速跨京沪铁路悬灌桥桥采用40m+80m+40m 3孔变截面砼连续箱梁，顶板宽12m，底板宽7m，采用挂篮悬臂浇筑施工。该连续梁设有4个T构，每个T构设有1个0#块和7个悬浇节段，梁高自0#块悬臂，底部线形按二次抛物线变化，其中0#块长度为9m，高度为6.05m，中跨合拢段长度为2m，边跨合拢段长度为2m，边跨直线段梁长7.75m,梁高皆为3.05m。梁体混凝土为C50级，采用三向预应力体系。该段连续梁下部主墩为圆端形墩身，墩身底截面分别为7.82m×3.82m和7.84m×3.84m，桥墩高度分别为9.5m、10.5m、10.5m。主、边墩承台尺寸分别为14.6m×10.6 m×3m、12.5m×8.1m×2.5m。桥梁合拢顺序为先边跨后中跨，最终完成体系转换调整成桥内力。桥梁边跨合拢前，梁体固结于临时墩身上，待边跨合拢后拆除临时支墩。
20号块支架设计
2.1材料选择
① 木胶合板厚：18mm，抗弯强度：15N/mm2，弹性模量：5200N/mm2。
② 第一层方木宽：150mm，高：100mm。抗彎强度：15N/mm2，抗剪强度：1.3N/mm2， 弹性模量：9000N/mm2。
③ 分布横梁3I32a工字钢截面特性：惯性矩 I=11080cm4，截面模量 W=692cm3，截面积 A=67cm2，型钢自重52.7kg/m。
④ 纵梁2 I36a工字钢截面特性：惯性矩 I=15760cm4，截面模量 W=875cm3，截面积 A=76.3cm2，型钢自重59.9kg/m。
⑤ 三角支架：斜杆：I20工字钢；立杆： [14a槽钢
I20a工字钢截面特性：惯性矩 I=2370cm4，截面模量 W=237cm3，截面积 A=35.5cm2，型钢自重27.9kg/m；[14a工字钢截面特性：惯性矩 I=564cm4，截面模量 W=80.5cm3，截面积 A=18.5cm2，型钢自重14.5kg/m。
⑥ 立柱：φ600㎜δ=10㎜钢管，Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[σ]=215N/mm2，抗剪强度设计值[τ]=125 N/mm2，弹性模量 E=2.06×105N/mm2。
2.2方案设计
纵梁为2I36a工字钢，受力部位采用筋板加强。在四个临时支墩按设计位置分别预留一个宽38㎝高34㎝的长方形孔，纵梁2I36a工字钢穿过该孔，再继续灌注临时支墩钢管混凝土。临时支墩之间增加两根φ600㎜δ=10㎜钢管，钢管顶部开启槽口，3I32a工字钢横梁置于槽口内，两端支撑于2I36a纵梁上支架平台的主横梁采用3I32a工字钢，长为12m，间距1.5m布置。3I32a主横梁顶面铺设三角支架调坡，三角支架斜边采用I20工字钢，三角支架斜边与主横梁之间采用[14槽钢作为竖向支撑并焊接连接，每片三角支架斜坡通过竖向支撑调节，腹板位置三角支架的间距为35㎝，底板为60㎝，每片三角支架设置[10槽钢作为横联，增加支架的稳定性。三角支架直接支撑底模板横向方木骨架，横向方木采用10×15㎝，方木中心间距30cm，净距15cm，底模采用1.8cm厚高密度竹胶板。
30号块支架检算
3.1 荷载取值
① 箱梁混凝土容重26KN/m3；② 模板自重：外模重量150KN，内模及支架重量65KN，底模重量15KN；
③ 施工荷载按2.5KN/m2计算；④ 混凝土振捣荷载按1KN/m2计算。
3.2 受力检算
（1）底模（竹胶板）检算
图1 托架构造和箱梁截面图
底模板采用18mm厚竹胶板，模板底横向铺设670×10×15cm方木骨架，方木中心间距为30cm。由上图可以看出位于箱梁腹板底部的底模板和方木的受力情况为最不利受力状态，需进行检算。
底模检算时按三跨连续梁检算，梁宽取1.0m。腹板截面面积S=5.75m2，施工荷载及模板重量取10KN/m2。转化为梁体宽1m的长线荷载，考虑1.3倍安全系数，则腹板位置线荷载q＝(26×5.75/1.47+10) ×1×1.3=145.2KN/m。
图2 底荷载分布图
弯矩： Mmax=0.33KN•m
挠度：
挠度允许值，故挠度满足要求。
（2）第一层方木检算
腹板截面面积S=5.75m2，施工荷载及模板重量取10KN/m2。转化为纵桥向横向方木中心间距为30cm的长线荷载，考虑1.3倍安全系数，则腹板位置线荷载q＝(26×5.75/1.47+10) ×0.35×1.3=50.9KN/m。
弯矩 Mmax=0.62KN•m
弯曲正应力：
剪力： Qmax=10.7KN
剪应力：
挠度
挠度允许值，故挠度满足要求。
最大支反力Fmax=19.6KN
（3）三角架检算
①腹板位置均布荷载：腹板截面面积S=5.75m2，施工荷载及模板重量取10KN/m2。取梁段纵向方向1米为研究对象，转化为三角架横向方向中心间距为35cm的长线荷载，考虑1.3倍安全系数，则腹板位置线荷载q＝(26×5.75/1.47+10) ×0.35×1.3=50.9KN/m。
②底板位置均布荷载：同理可得q=31.1 KN/m。
图3三角架和翼缘板受力简图
经受力分析可知：最大弯矩为26.3 KN/m，最大剪力为49.7KN。此桁架体系中，3-4号杆承受最大压力，其值为78.1KN，故需检算其稳定性。
三角架杆件材料为：
斜杆采用I20a工字钢：Wx=236.9cm3，Ix＝2369cm4， A＝35.55cm2
竖杆采用[14a槽钢：Wx=80.5cm3， Ix＝564cm4，A＝18.52cm2
A、强度检算：
弯曲正应力检算
剪应力检算
B、3-4号杆件抗压稳定性检算：组合截面的性质计算
稳定性检算：自由长度
查表得：
故：
同理可得底板位置三角架满足要求。
（4）翼缘板底部2[14a槽钢检算
2[14a槽钢承受外侧模板及翼缘板混凝土荷载，故作用在其上的荷载为：
外模重量150KN，混凝土重量257.4KN，施工荷载(按2.5KN/m2计算)102.4KN，混凝土振捣荷载(按1KN/m2计算)21KN。
总重：1.2×(150+257.4)+1.4×(102.4+21)=661.6KN
均布线荷载q=661.6/2/9=36.8KN/m（见图ssss）
弯矩 Mmax=18.5KN•m，剪力 Qmax=49.7KN，Fmax=86.8KN
2[14a槽钢截性质：Wx=161cm3，Ix＝1127.4cm4，S*=47.52×2=95cm3
弯曲正应力检算
剪應力检算
挠度
挠度允许值 ，故挠度满足要求。
（5）梁底分布横梁3I32a工字钢检算
底、顶板及腹板荷载：由三角架检算可知：底、顶板及腹板在三角架4号结点位置处3I32a工字钢承受最大支反力：腹板位置Fmax=78.1KN，底、顶板位置Fmax=47.7KN。
翼缘板荷载：为了尽可能与实际施工相吻合，翼缘板处转化为两个集中荷载：F=86.8KN。
检算时按集中力进行检算，其模型如图4-a所示：
a.b.
图4横梁3I32a工字钢和纵梁2I36a工字钢计算模型
弯矩 Mmax=280.3KN•m
弯曲正应力：
剪力： Qmax=329.8KN
剪应力检算
挠度
挠度允许值，故挠度满足要求。
最大支反力Fmax=653.2KN。
（6）纵梁2I36a工字钢检算
由分布横梁检算可知，最大支反力为Fmax=653.2KN，以此为控制荷载。纵梁检算时按照集中力进行检算。其模型如图4-b所示。
弯矩 Mmax=222.1KN•m
弯曲正应力：
剪力： Qmax=653.2KN
剪应力检算
纵梁采用2I36a工字钢格构式形式并且在受力部位焊接1cm厚加劲板加强，所以纵梁满足要求。
挠度
挠度允许值，故挠度满足要求。
4结束语
支架的合理选择是保证箱梁0号块施工质量的重要因素和减少投入的重要环节。利用现有材料设计合理施工方案，通过结构力学求解器对支架结构的受力进行检算，各个杆件受力均满足要求。本0号块支架在保证施工质量、安全的前提下充分考虑了成本投入，使临时材料在施工过程中达到最大限度的使用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：悬臂连续梁，0号块支架，设计，检算
Abstract: to qingdao-yinchuan motorway across the beijing-shanghai railway prestressed concrete continuous box girder 0 th piece of cantilever bracket material selection and construction design, and through the structure mechanics solver to the support by calculating the stress on.
Keywords: cantilever continuous beam, 0 th piece of stents, design, by calculating
中图分类号： S605+.2文献标识码：A文章编号：
1工程概况
青银高速跨京沪铁路悬灌桥桥采用40m+80m+40m 3孔变截面砼连续箱梁，顶板宽12m，底板宽7m，采用挂篮悬臂浇筑施工。该连续梁设有4个T构，每个T构设有1个0#块和7个悬浇节段，梁高自0#块悬臂，底部线形按二次抛物线变化，其中0#块长度为9m，高度为6.05m，中跨合拢段长度为2m，边跨合拢段长度为2m，边跨直线段梁长7.75m,梁高皆为3.05m。梁体混凝土为C50级，采用三向预应力体系。该段连续梁下部主墩为圆端形墩身，墩身底截面分别为7.82m×3.82m和7.84m×3.84m，桥墩高度分别为9.5m、10.5m、10.5m。主、边墩承台尺寸分别为14.6m×10.6 m×3m、12.5m×8.1m×2.5m。桥梁合拢顺序为先边跨后中跨，最终完成体系转换调整成桥内力。桥梁边跨合拢前，梁体固结于临时墩身上，待边跨合拢后拆除临时支墩。
20号块支架设计
2.1材料选择
① 木胶合板厚：18mm，抗弯强度：15N/mm2，弹性模量：5200N/mm2。
② 第一层方木宽：150mm，高：100mm。抗彎强度：15N/mm2，抗剪强度：1.3N/mm2， 弹性模量：9000N/mm2。
③ 分布横梁3I32a工字钢截面特性：惯性矩 I=11080cm4，截面模量 W=692cm3，截面积 A=67cm2，型钢自重52.7kg/m。
④ 纵梁2 I36a工字钢截面特性：惯性矩 I=15760cm4，截面模量 W=875cm3，截面积 A=76.3cm2，型钢自重59.9kg/m。
⑤ 三角支架：斜杆：I20工字钢；立杆： [14a槽钢
I20a工字钢截面特性：惯性矩 I=2370cm4，截面模量 W=237cm3，截面积 A=35.5cm2，型钢自重27.9kg/m；[14a工字钢截面特性：惯性矩 I=564cm4，截面模量 W=80.5cm3，截面积 A=18.5cm2，型钢自重14.5kg/m。
⑥ 立柱：φ600㎜δ=10㎜钢管，Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度设计值[σ]=215N/mm2，抗剪强度设计值[τ]=125 N/mm2，弹性模量 E=2.06×105N/mm2。
2.2方案设计
纵梁为2I36a工字钢，受力部位采用筋板加强。在四个临时支墩按设计位置分别预留一个宽38㎝高34㎝的长方形孔，纵梁2I36a工字钢穿过该孔，再继续灌注临时支墩钢管混凝土。临时支墩之间增加两根φ600㎜δ=10㎜钢管，钢管顶部开启槽口，3I32a工字钢横梁置于槽口内，两端支撑于2I36a纵梁上支架平台的主横梁采用3I32a工字钢，长为12m，间距1.5m布置。3I32a主横梁顶面铺设三角支架调坡，三角支架斜边采用I20工字钢，三角支架斜边与主横梁之间采用[14槽钢作为竖向支撑并焊接连接，每片三角支架斜坡通过竖向支撑调节，腹板位置三角支架的间距为35㎝，底板为60㎝，每片三角支架设置[10槽钢作为横联，增加支架的稳定性。三角支架直接支撑底模板横向方木骨架，横向方木采用10×15㎝，方木中心间距30cm，净距15cm，底模采用1.8cm厚高密度竹胶板。
30号块支架检算
3.1 荷载取值
① 箱梁混凝土容重26KN/m3；② 模板自重：外模重量150KN，内模及支架重量65KN，底模重量15KN；
③ 施工荷载按2.5KN/m2计算；④ 混凝土振捣荷载按1KN/m2计算。
3.2 受力检算
（1）底模（竹胶板）检算
图1 托架构造和箱梁截面图
底模板采用18mm厚竹胶板，模板底横向铺设670×10×15cm方木骨架，方木中心间距为30cm。由上图可以看出位于箱梁腹板底部的底模板和方木的受力情况为最不利受力状态，需进行检算。
底模检算时按三跨连续梁检算，梁宽取1.0m。腹板截面面积S=5.75m2，施工荷载及模板重量取10KN/m2。转化为梁体宽1m的长线荷载，考虑1.3倍安全系数，则腹板位置线荷载q＝(26×5.75/1.47+10) ×1×1.3=145.2KN/m。
图2 底荷载分布图
弯矩： Mmax=0.33KN•m
挠度：
挠度允许值，故挠度满足要求。
（2）第一层方木检算
腹板截面面积S=5.75m2，施工荷载及模板重量取10KN/m2。转化为纵桥向横向方木中心间距为30cm的长线荷载，考虑1.3倍安全系数，则腹板位置线荷载q＝(26×5.75/1.47+10) ×0.35×1.3=50.9KN/m。
弯矩 Mmax=0.62KN•m
弯曲正应力：
剪力： Qmax=10.7KN
剪应力：
挠度
挠度允许值，故挠度满足要求。
最大支反力Fmax=19.6KN
（3）三角架检算
①腹板位置均布荷载：腹板截面面积S=5.75m2，施工荷载及模板重量取10KN/m2。取梁段纵向方向1米为研究对象，转化为三角架横向方向中心间距为35cm的长线荷载，考虑1.3倍安全系数，则腹板位置线荷载q＝(26×5.75/1.47+10) ×0.35×1.3=50.9KN/m。
②底板位置均布荷载：同理可得q=31.1 KN/m。
图3三角架和翼缘板受力简图
经受力分析可知：最大弯矩为26.3 KN/m，最大剪力为49.7KN。此桁架体系中，3-4号杆承受最大压力，其值为78.1KN，故需检算其稳定性。
三角架杆件材料为：
斜杆采用I20a工字钢：Wx=236.9cm3，Ix＝2369cm4， A＝35.55cm2
竖杆采用[14a槽钢：Wx=80.5cm3， Ix＝564cm4，A＝18.52cm2
A、强度检算：
弯曲正应力检算
剪应力检算
B、3-4号杆件抗压稳定性检算：组合截面的性质计算
稳定性检算：自由长度
查表得：
故：
同理可得底板位置三角架满足要求。
（4）翼缘板底部2[14a槽钢检算
2[14a槽钢承受外侧模板及翼缘板混凝土荷载，故作用在其上的荷载为：
外模重量150KN，混凝土重量257.4KN，施工荷载(按2.5KN/m2计算)102.4KN，混凝土振捣荷载(按1KN/m2计算)21KN。
总重：1.2×(150+257.4)+1.4×(102.4+21)=661.6KN
均布线荷载q=661.6/2/9=36.8KN/m（见图ssss）
弯矩 Mmax=18.5KN•m，剪力 Qmax=49.7KN，Fmax=86.8KN
2[14a槽钢截性质：Wx=161cm3，Ix＝1127.4cm4，S*=47.52×2=95cm3
弯曲正应力检算
剪應力检算
挠度
挠度允许值 ，故挠度满足要求。
（5）梁底分布横梁3I32a工字钢检算
底、顶板及腹板荷载：由三角架检算可知：底、顶板及腹板在三角架4号结点位置处3I32a工字钢承受最大支反力：腹板位置Fmax=78.1KN，底、顶板位置Fmax=47.7KN。
翼缘板荷载：为了尽可能与实际施工相吻合，翼缘板处转化为两个集中荷载：F=86.8KN。
检算时按集中力进行检算，其模型如图4-a所示：
a.b.
图4横梁3I32a工字钢和纵梁2I36a工字钢计算模型
弯矩 Mmax=280.3KN•m
弯曲正应力：
剪力： Qmax=329.8KN
剪应力检算
挠度
挠度允许值，故挠度满足要求。
最大支反力Fmax=653.2KN。
（6）纵梁2I36a工字钢检算
由分布横梁检算可知，最大支反力为Fmax=653.2KN，以此为控制荷载。纵梁检算时按照集中力进行检算。其模型如图4-b所示。
弯矩 Mmax=222.1KN•m
弯曲正应力：
剪力： Qmax=653.2KN
剪应力检算
纵梁采用2I36a工字钢格构式形式并且在受力部位焊接1cm厚加劲板加强，所以纵梁满足要求。
挠度
挠度允许值，故挠度满足要求。
4结束语
支架的合理选择是保证箱梁0号块施工质量的重要因素和减少投入的重要环节。利用现有材料设计合理施工方案，通过结构力学求解器对支架结构的受力进行检算，各个杆件受力均满足要求。本0号块支架在保证施工质量、安全的前提下充分考虑了成本投入，使临时材料在施工过程中达到最大限度的使用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。