盖梁支架方案受力分析报告.docx

改建工程（LA段）施工第一标段（桩号）QMW大桥盖梁支架方案论证 受力分析报告目 录1、工程概况12、盖梁支架体系介绍23、计算分析依据34、计算分析模型44.1 盖梁支架有限元分析模型44.2 构件截面及材料性能44.3 计算采用的荷载情况55、盖梁支架计算结果65.1 盖梁支架变形分析结果65.2 盖梁支架应力分析结果65.3 盖梁稳定分析结果76、施工支架验算结论与建议96.1 结论96.2 建议9 改建工程（LA段）施工第一标段（桩号）QMW大桥盖梁支架方案论证1、工程概况QMW大桥位于￥。桥梁全长156.44米，桥梁跨径为325+325预应力砼T梁，上部采用预应力砼T梁，先简支后连续；下部结构采用桩柱接盖梁以及空心薄壁墩接盖梁，基础采用桩基础。桥面铺装采用10cm厚C50砼调平层+10cm沥青层。下部结构采用空心薄壁墩接盖梁，基础采用桩基础。连续梁2#、3#、4#主墩基础采用1.5m群桩承台。表1-1 连续梁桥墩设计情况序号墩号桩长(m)承台尺寸（m)墩高(m)12#墩19.8 6.66.62.5+6.66.62.524.623#墩18.7 6.66.62.5+6.66.62.526.734#墩17.3 6.66.62.5+6.66.62.524.6桥梁宽度为24.5（0.5墙式防撞护栏+10.75行车道+2中间带+10.75行车道+0.5墙式防撞护栏）；桥梁平面位于直线上，桥梁右偏角90度；桥梁纵坡位于-3.9%纵坡上；桥梁横坡为2.0%的双向坡。汽车荷载等级：公路-I级，洪水频率1/100。2、盖梁支架体系介绍该大桥盖梁长度为11.39m，宽为2.7m，高为2.5m，采用C30混凝土，理论方量为76.88m。对于盖梁支架体系，自上而下其结构为工字钢横梁、工字钢纵梁和预埋钢棒。该结构施工方便，结构受力简单明确，且不会发生支架下沉的问题。盖梁支架方案中加固预埋钢棒，与薄壁墩实心段主筋用牛腿焊接。钢棒下方采用14钢筋网片，防止受力集中混凝土受损。工字钢横梁搁置在工字钢纵梁上， 间距按0.5米布置。工字钢纵梁搁置在原本预埋于薄壁墩墩身的Q345钢棒上,两纵梁间用拉杆相连。支架布置示意图如图2-1、2-2、2-3所示。图2-1 盖梁支架横桥向侧面图 钢板预埋是先用大于钢棒的PVC管预埋，在PVC管子下面放上两层小钢筋网片，以减少小钢棒下面受力集中，造成混凝土有损伤。并且在方木横梁与盖梁模板之间铺设木楔块，用于调节模板标高和方便拆除盖梁低模板。图2-2 盖梁支架纵桥向立面图 图2-3 盖梁支架平面图3、计算分析依据本方案分析计算时，主要依据下列标准和技术文件。1)路桥施工计算手册人民交通出版社，2001；2)公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）；3)装配式公路钢桥多用途使用手册，人民交通出版社，2001；4）木结构设计规范（GB50005-2003）5）钢结构设计规范（GB50017-2003）6）公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（JTG D62-2004）7）混凝土结构设计规范（GB50010-2002）8）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）9)建筑结构荷载规范（GB 50005-2003）4、计算分析模型4.1 盖梁支架有限元分析模型11.39m盖梁支架有限元模型中采用梁单元对工字钢横梁、工字钢纵梁和方木横梁进行了模拟。根据支架体系的设计及工作状态，边界条件考虑如下：（1）预埋的钢棒简支于桥墩两侧边界点上。（2）工字钢纵梁简支于预埋的钢棒上。（3）工字钢横梁简支于工字钢纵梁上。此支架有限元模型共包括276个单元和292个节点，整体模型如图4-1所示。图4-1 盖梁支架模型4.2 构件截面及材料性能本支架体系各主要构件的截面形式如表4-1所列；所用材料的容许应力如表4-2所示。表4-1支架体系各主要构件截面类型序号构件名称截面形式1预埋钢棒直径150mm2工字钢纵梁双拼I56c工字钢3工字钢横梁I20b工字钢/双拼I20b工字钢表4-2钢材容许应力应力种类钢 号Q235Q345弯曲应力（Mpa）215310剪切应力（Mpa）125180挤压应力（Mpa）215310注：按钢结构规范（GB50017-2003）进行选用。4.3 计算采用的荷载情况本支架计算考虑了支架体系自重，计算实际浇筑钢筋混凝土重量,同时考虑到施工人员与工具、混凝土振捣及模板系统重量等施工临时荷载，全部乘以1.2的系数进行考虑。最终荷载以梁单元集中荷载的形式加在工字钢横梁跨中。盖梁支架的荷载如图4-2所示，荷载值见表4-3所示。图4-2 盖梁支架加载示意图表4-3 工字钢横梁所承受上部结构传来荷载一览表（单位：kN）荷载类型荷载值（混凝土自重）（钢模）（振捣产生的力）一号工字钢横梁48.28二号工字钢横梁55.61三号工字钢横梁62.94四号工字钢横梁70271.0五号工字钢横梁70.27六号工字钢横梁84.935、盖梁支架计算结果5.1 盖梁支架变形分析结果结构在荷载作用下的最大下挠量为15.87mm，如图5-1所示，满足公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）（5.2.4节）不大于l/400的要求。图5-1 结构变形图（单位：mm）5.2 盖梁支架应力分析结果在支架自重、模板系统自重及浇筑混凝土重量等荷载作用下，施工支架体系各构件的应力分析结果如下：支架应力值为-145.8115.4MPa，满足钢结构设计规范（GB50017-2003）（3.4.1节）的要求，应力结果如图5-2所示。图5-2 结构应力等值线图（单位：Mpa）5.3 盖梁稳定分析结果结构前三阶失稳模态如图5-3所示。前三阶结构失稳都是靠外侧工字钢横梁发生侧向失稳。（a）结构一阶失稳模态（屈曲系数为4.630）（b）结构二阶失稳模态（屈曲系数为4.632）（c）结构三阶失稳模态（屈曲系数为5.018）图5-3 前三阶结构失稳模态及屈曲系数6、施工支架验算结论与建议6.1 结论通过对盖梁支架体系的分析计算可知：1）对于盖梁施工支架，施工荷载作用下最大变形为15.87mm，其刚度满足公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）（5.2.4节）的要求（不大于L/400）。2）盖梁施工支架最大组合拉压应力为115.4MPa，出现在预埋钢棒和工字钢纵梁处，验算结果表明应力满足钢结构设计规范（GB50017-2003）（3.4.1节）的要求。实际施工应在钢棒上方加校位垫片，避免了应力集中，而且由于实际荷载类型为均布荷载，更有利于结构受力。 3）稳定性验算表明：盖梁支架的第一阶失稳模态临界荷载荷载系数为4.630。6.2 建议和注意事项基于上述的计算结果，为确保现浇支架的安全性以及在建模中发现的问题，建议：1）为确保支架施工过程的安全，需对支架进行静载试验，通过静载试验检验支架的安全。试验过程中加强观测，确保预压过程支架的安全。2）在使用过程中，应进一步对支架进行观测，确保使用过程支架的安全。3）现场施工需采取有效措施确保工字钢焊缝的质量。4）施工时应按计算挠度值设预拱度,并应搭设足够宽度的操作面(一般每边不小于1 m )和周边护栏(高度不小于1.2 m);各种支架的护栏边,都应满挂密目安全网,以防止高空坠落。5）预留孔宜用空心PVC管,其内径宜比预埋钢棒直径大1 cm左右以便穿管,预埋钢棒悬臂长度应足以支设工字钢纵梁,可将预埋钢棒与纵梁互相焊接牢固。如墩柱钢筋间距比预留孔小,可将钢筋向两边稍弯并局部加配钢筋。应在墩柱混凝土有一定强度后(一般不少于设计值的70%),才能搭设支架模扳和浇注盖梁混凝土。