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 1
2、盖梁支架体系介绍 2
3、计算分析依据 3
4、计算分析模型 4
4.1 盖梁支架有限元分析模型 4
4.2 构件截面及材料性能 4
4.3 计算采用的荷载情况 5
5、盖梁支架计算结果 6
5.1 盖梁支架变形分析结果 6
5.2 盖梁支架应力分析结果 6
5.3 盖梁稳定分析结果 7
6、施工支架验算结论与建议 9
6.1 结论 9
6.2 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3×25ｍ+3×25ｍ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φ1.5m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)
1
2#墩
19.8
6.6×6.6×2.5+6.6×6.6×25
24.6
2
3#墩
18.7
6.6×6.6×2.5+6.6×6.6×2.5
26.7
3
4#墩
17.3
6.6×6.6×2.5+6.6×6.6×2.5
24.6
桥梁宽度为24.5ｍ（0.5ｍ墙式防撞护栏+10.75ｍ行车道+2ｍ中间带+10.75ｍ行车道+0.5ｍ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76.88m³。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150mm
2
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
Q235
Q345
弯曲应力[σ]（Mpa）
215
310
剪切应力[τ]（Mpa）
125

180

挤压应力[σ]（Mpa）
215
310
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
84.93

5、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-145.8~115.4MPa，满足《钢结构设计规范》（GB50017-2003）（3.41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。