高速公路跨线桥现浇梁支撑体系受力研究.pdf

江西建材规划设计与建筑1412023年6 月高速公路跨线桥现浇梁支撑体系受力研究牛达满，唐兴亮，李定忠，常启龙中电建路桥集团有限公司，山东 济南 250000摘 要：文中结合某高速公路施工现场环境，对不同荷载组合作用下的下部支撑体系进行了受力分析，结果表明，下部支撑体系需要重点分析竖向立杆在最不利工况下的强度、刚度和稳定性，合理调整立杆间距，确保其满足规范和安全施工要求。关键词：高速公路；跨线桥；现浇梁；临时支架；受力分析中图分类号：U45文献标识码：B文章编号：1006-2890（2023）06-0141-03Research on Force of Cast-in-place Beam Support System of Expressway BridgeNiu Daman,Tang Xingliang,Li Dingzhong,Chang QilongPower China Road and Bridge Group Co.Ltd.,Jinan,Shandong 250000Abstract:Combined with the construction site environment of a highway,the force analysis of the lower support system under different load combinations is carried out.The research shows that:the lower support system needs to focus on the analysis of the strength,stiffness and stability of the vertical vertical bar under the most unfavorable working conditions,and reasonable adjustment of the vertical bar spacing to ensure that the requirements of standard and safe construction.Key words:Highway;Span bridge;Cast-in-place beam;Temporary support;Force analysis作者简介：牛达满（1979-），男，山东济南人，硕士，高级经济师，主要研究方向为法学经济学。1 工程概况某高速公路工程位于山东省济南市，现浇梁共计42 联，122 跨，总长度3 719.1 m，互通立交弯道多，跨越道路、山沟、高速公路等复杂情况。现浇梁主体结构为现浇预应力混凝土箱梁，断面尺寸多样化，针对主体结构的特点，支撑体系需具备适用性强、搭拆快速、易管理等特点，还应满足安全可靠、经济适用等要求。为了有效缩短施工工期，施工单位对施工现场的地质条件、水文条件以及施工环境进行全面调研，本文以钢管贝雷支架为例，进行受力分析。2 满堂支架受力分析2.1 分项荷载根据 JGJ 2312010建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程相关规定取值。盘扣架用钢管规格为603.2 mm。预应力钢筋混凝土容重取26.5 kN/m3。2.2 脚手架附属设备等自重（1）脚手板自重标准值统一按0.35 kN/m2取值。（2）操作层的栏杆与挡脚板自重标准值按0.17 kN/m2取值。（3）脚手架上满挂密目安全网自重标准值按0.01 kN/m2取值。（4）脚手架自重1：立杆按照7.5 kg/m计算，翼缘板下按照12.0 m，底板下和腹板下按照9.9 m计算，横杆按照5.83 kg/m计算，翼缘板下按照10 层算、底板下和腹板下按照8 层算。立杆：1.2 m1.2 m，0.625 kN/m2（翼缘板下）；横杆：1.2 m1.2 m，0.972 kN/m2（翼缘板下）；立杆：1.2 m1.2 m，0.516 kN/m2（底板下）；横杆：1.2 m1.2 m，0.777 kN/m2（底板下）；立杆：1.2 m0.6 m，1.031 kN/m2（腹板下）；横杆：1.2 m0.6 m，1.166 kN/m2（腹板下）；立杆：0.9 m0.6 m，1.375 kN/m2（实腹板下）；横杆：0.9 m0.6 m，1.30 kN/m2（实腹板下）。2.3 施工活荷载（1）施工人员、施工料具、运输荷载，按2.0 kN/m2计。（2）水平模板的砼振捣荷载2，按2.0 kN/m2计。（3）倾倒混凝土冲击荷载，按2.0 kN/m2计。（4）水平风荷载计算：Wk=zsWo （1）式中，Wk为风荷载标准值（kN m-2）；z为风压高度变化系数，按现行国家标准GB 500092012 建筑结构荷载规范规定，取1.0；s为风荷载体型系数，按相同规范规定的竖直面取0.8；Wo为基本风压，按相同规范规定，取0.5 kN/m2。根据式（1）求得：Wk=1.00.80.5=0.40 kN/m23 支架检算组合荷载永久荷载的分项系数，取1.2，可变荷载的分项系数，取1.4。则支架部分的自重及施工活载组合值如下。1.2 m1.2 m（翼缘板下）：1.22.127+1.46.0=10.95 kN/m2。1.2 m1.2 m（底板下）：1.21.823+1.46.0=10.59 kN/m2。1.2 m0.6 m（腹板下）：1.22.727+1.46.0=11.67 kN/m2。0.9 m0.6 m（腹板下）：1.23.205+1.46.0=12.25 kN/m2。3.1 立杆反力计算立杆按照上部纵向工字钢的支反力进行计算。纵向工字钢按照立杆刚度施加竖向弹性约束3-6。江西建材规划设计与建筑1422023年6 月翼缘板下：SDz=EA/l=2.0610557110-3/12.0=9802.2 kN/m；底板腹板下：SDz=EA/l=2.0610557110-3/9.9=11881.4 kN/m。式 中，SDZ为 立 杆 刚 度（kN m-1）；E为 立 杆 弹 性 模 量（MPa）；A为立杆横截面积（mm2）；l为立杆高度（m）。盘扣架顶主受力工字钢承担其承担范围内的荷载重，盘扣架自重及施工活载根据上述计算过程的荷载组合进行计算，浇筑过程中的荷载统计如下。翼缘板下：0.51.226.5=15.9 kN/m。腹板下：2.10.626.5=33.39 kN/m。底板下：0.471.226.5=14.95 kN/m。实腹板下：2.10.626.5=33.39 kN/m。检算结果按照荷载组合（恒载系数1.20）提取。盘扣架上纵向工字钢模型如图1-图4。图1 为翼缘板盘扣架上纵向工字钢反力检算结果图2 为底板盘扣架上纵向工字钢反力检算结果图3 为腹板盘扣架上纵向工字钢计算简图图4 为墩顶实腹段盘扣架上纵向工字钢计算简图3.2 翼缘板下立杆竖向承载力检算（立杆纵距0.6 m）翼缘板下立杆间距为120 cm（纵向）120 cm（横向），翼缘板下立杆反力为23.8 kN。120 cm120 cm立杆受力：P=23.8+10.951.21.2=39.57 kN。立杆轴心受压稳定系数：由=95.03，查得=0.588。立杆应力为：=N/A （2）式中，为立杆应力压强（MPa）；N为立杆受力（kN）；A为立杆受力面积（cm2）。根据（2）式求得：=39.571000/571=69.3 MPa。Q345A级钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f为300 MPa。立杆最大应力压强为 f，=0.588，f =300 MPa，因此立杆最大应力压强为0.588300=176.4 MPa，大于69.3 MPa，翼缘板下立杆强度及稳定性满足要求。3.3 底板下立杆承载力检算底板下立杆间距为120 cm（纵向）120 cm（横向），底板下立杆反力为22.6 kN。120 cm120 cm立杆受力：P=22.6+10.591.21.2=37.85 kN。立杆轴心受压稳定系数：由=95.03，查得=0.588。立杆应力根据（2）式求得：=37.851000/571=66.29 MPa。Q345A级钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f为300 MPa。立杆最大应力压强为 f，=0.588，f =300 MPa，因此立杆最大应力压强为0.588300=176.4 MPa，大于66.29 MPa,底板下立杆强度及稳定性满足要求。3.4 腹板下立杆承载力检算腹板下立杆间距为120 cm（纵向）60 cm（横向），腹板下立杆反力为50.4 kN。120 cm60 cm立杆受力：P=50.4+11.671.20.6=58.8 kN。立杆轴心受压稳定系数：由=95.03，查得=0.588。立杆应力根据（2）式求得：=8.81000/571=100.98 MPa。Q345A级钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f为300 MPa。立杆最大应力压强为 f，=0.588，f =300 MPa，因此立杆最大应力压强为0.588300=176.4 MPa，大于100.98 MPa,腹板下立杆强度及稳定性满足要求。3.5 墩顶实腹段下立杆承载力检算墩顶实腹段下立杆间距为90 cm（纵向）60 cm（横向），墩顶实腹段下立杆反力为36.0 kN。90 cm60 cm立杆受力：P=36.0+12.250.90.6=42.62 kN。立杆轴心受压稳定系数：由=95.03，查得=0.588。立杆应力根据（2）式求得：=46.621000/571=74.64 MPa。Q345A级钢材抗拉、抗压和抗弯强度设计值f为300 MPa。立杆最大应力压强为 f，=0.588，f =300 MPa，因此，立杆最大应力压强为0.588300=176.4 MPa，大于74.64 MPa，墩顶实腹段下立杆强度及稳定性满足要求。3.6 变形验算立杆竖向变形：=NL/EA （3）式中，为立杆竖向形变（mm）；N为单根立杆承受的荷载（kN）；L为单根立杆的长度（mm）；E为单根立杆的材料的弹性模量（Pa）；A为单根立杆的横截面积（mm2）。按照实际中，L=9.9 m，N=58.8 kN。根据（3）式求得：=58.81039.9103/（2.061055.71102）=4.95 mm。根据规定要求的最大立杆竖向变形为L/1000，即9.9 mm。因为4.95 mm9.9 mm，因此，变形满足要求。3.7 组合风荷载时稳定性验算步距为150 cm，风荷载对立杆产生弯矩：Mw=0.91.4al02Wk （4）式中，Mw为单肢立杆弯矩（kN m）；a为立杆纵距（m）；Wk为风荷载标准值（kN m-2）；l0为支架立杆中间层水平杆最大竖向步距（m）。根据（4）式求得：Mw=0.91.40.9120.4/10=0.04536kN m。为安全起见，单肢立杆轴向力按照恒载和活载分别取1.2 和1.4 的分项系数后的计算结果（不考虑活载0.9 的折减系数）。江西建材规划设计与建筑1432023年6 月单根立杆承受的荷载为58.8 kN。立杆压强计算公式如下：（5）式中，为立杆压强（kPa）；Nw为立杆承受的荷载（kN）；Mwk为风荷载对立杆产生弯矩（kN m）；W为立杆截面模量（mm）；A为立杆的横截面积（mm2）；为立杆轴心受压稳定系数。根据（5）式求得：kPa。因为181022.3 kPa f=300 MPa，所以，组合风荷载时，立杆稳定性满足要求。4 结语通过上述对现浇梁盘扣支架的承载力计算分析，得到以下结论。（1）根据支架实际受力工况，充分考虑水平荷载和竖向荷载，以及两者的组合作用效果，确保在最不利工况下，支架承载力能够满足安全使用要求。（2）根据混凝土箱梁截面结构，其翼缘板下立杆、底板下立杆、腹板下立杆、墩顶实腹段下立杆，设计时应做受力分析，通过调整支架立杆间距，保证支架强度、刚度及稳定性满足规范要求。参考文献 1 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