台城河特大桥连续梁0号块轻便三角托架设计

师 雯

(中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151)

台城河特大桥连续梁0号块轻便三角托架设计

师 雯

(中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151)

针对大跨度连续梁的0号块支架的方案选取，建立模型，分析了0号块托架的受力状态，阐述三角托架的设计过程，对三角托架在大跨度连续梁的使用和推广具有一定的指导意义。

连续梁0号块托架，轻便，受力计算

1 概述

大跨度连续梁0号块托架的设计形式多种多样，目前施工单位设计的钢管支撑架，存在使用局限性大、结构安全性不够、钢材用量大等缺点。所以连续梁托架在施工过程中，必须对其采用科学性、合理化的方案优化，使其本身所固有的缺点得到改善，在降低施工成本、节约工期的同时让施工的质量得到保证。

2 工程概况

台城河特大桥主跨为(70+108+70)m三向预应力钢筋混凝土连续梁体系，全长249.5 m(含两侧梁端至边支座中心各0.75 m)，其中43号主墩距离河岸约40 m，44号主墩距离河岸约15 m，河面宽度120 m，水深约4.0 m。箱梁总宽为12.2 m，全桥共分59个梁段，其中A0段长13 m，悬浇段长度分别为3 m，3.5 m，4.0 m，边中合龙段均为2 m，从A1，B1段起步采用挂篮悬臂浇筑法施工。

3 三角托架设计

3.1托架方案

由于水中墩施工采用18 m长钢板桩，墩身高度13.85 m，如果先施工0号块，钢板桩则无法拔除。因此连续梁0号块梁段不宜采用常规的落地式钢管支撑架施工方案，根据现场实际情况采用墩旁三角桁架型托架，作为连续梁0号块梁段模板施工支架。

每个0号梁段共布置4肢三角托架，每侧2肢，对称于墩身两侧布置，两榀托架间距4.65 m。三角桁架斜支撑柱采用直径300 mm、壁厚14 mm的无缝钢管制作；上桁水平杆件采用2Ⅰ56b工字钢组合结构；上部平台横向分布梁N3采用Ⅰ40a工字钢；墩身A点,B点预埋40b槽钢锚固；三角托架水平拉杆之间设置水平横撑。

三角托架由三角桁架和横向分布Ⅰ40b工字钢横梁两部分组成。其基本结构布置见图1。

3.2荷载计算

0号梁段全长13 m，两侧悬出墩身外各4.25 m落在支撑架上。0号梁段一次浇筑，支撑架承担墩顶悬出部分混凝土、支架模板、施工人员和机械活载的重量。

1)支撑架承担梁段对应横截面积：

1—1横截面积：A1=36.065 m2；2—2横截面积：A2=26.047 m2；

2)计算设计荷载。

a.支撑梁段结构恒载：q1=0.5rc(A1+A2)=807.46 kN/m。b.模板重量：q2=qB=31 kN/m；B为梁宽，12.2 m。c.支架临时结构重量：q3=15%,q1=121.12 kN/m。d.施工人员和机械活载：q4=1 kN/m2×B=12.2 kN/m。e.结构平均设计线性荷载：q=1.2×(q1+q2+q3)+1.4q4=1 168.58 kN/m。

计算荷载比较结构自重放大系数：K=1.447。

3.3结构内力计算

计算节点分担荷载。三角托架受力分析简图见图2。

根据力矩平衡原理可得各节点及杆件内力。计算结果见表1。

表1 墩外悬臂段三角托架节点设计荷载计算表 kN

3.4支架结构设计

斜支撑柱分担荷载R=1 412 kN。

拟采用直径300 mm、壁厚14 mm的无缝钢管制作，材质Q235。其几何物理特征：横截面积A=126 cm2，回转半径i=10.12 cm，自由受压长L=710 cm。长细比λ=βL/i=710/10.12=70.16，折减系数φ=0.838。

允许支撑能力：[R]=φAf=2 270 kN，安全系数1.61，大于1.3，满足要求。

2)水平杆件N2。

单根N2杆件内力：单根N2杆件最大剪力T=1 153 kN；单根N2杆件最大弯矩M=1 152 kN，最大水平力F=706 kN。

拟定N2采用2Ⅰ56b工字钢组合结构，Q235钢材，节点处采用15 mm钢板补强。上下部设置360 mm×15 mm盖板，盖板四周与工字钢满焊，焊缝高度15 mm。工字钢两侧设置520×62×10的竖向加强钢板，间距50 cm。

a.核算弯曲拉压应力。

而医学影像的共享，更多指医学影像档案、影像资料、影像图形的信息共享以及实现PACS(Picture Archiving and Communication Systems, PACS)或其他临床信息系统中患者数据传输，或是对病人报告、关键影像等的安全访问。从数据的角度来谈，共享包括医疗机构内部的影像检查数据，包括普通放射、CT、核医学、超声波、心脏电生理等影像相关的系统产生的数据；而医疗机构外部数据，包括社区远程诊断相关的影像学检查数据和远程会诊的影像数据等[8]。可见，共享更多涉及数据、图像、资料、访问权限等。

b.核算弯曲挠度。

假设单位均布荷载q=1，计算单位荷载q=1下最大弯矩和最大挠度。

c.抗剪强度验算。

3)横向分配梁N3。

采用Ⅰ40a工字钢，Q235钢材，其物理特征为：横截面积A=86.1 m2，每延米重量67.6 kg/m，截面惯性矩Ix=21 720 cm4，抗弯模量Wx=1 090 m3，Ix/Sx=34.1 cm，d=10.5 mm。

单根N3主梁的设计控制最大内力为：最大弯矩为：Mmax=788.33 kN·m，最大剪力：Tmax=1 495.02 kN。

a.强度验算。

b.挠度验算。

利用位移相似比例法计算，验算最大弯矩外的挠度变形值。设N2主梁上作用单位力q=1。

c.抗剪强度验算。

安全储备系数K=2.39，满足要求。

4)主要节点设计与验算。

a.C节点验算。

C节点承担荷载：竖向剪力T=1 222 kN，水平压力F=706 kN，合力F=1 412 kN。

C节点采用两组40b槽钢背拼，端部内侧采用1 250 mm×320 mm×10 mm钢板加强，节点处采用φ250×20 mm钢板加强。40b槽钢几何特性，横截面积：A=83 m2，惯性矩：Ix=18 640 cm4。

组合截面几何特性，横截面积：A=2×83+2×32×1.0=230 cm2。

惯性矩：∑Ix=2×(18 640+1×323/12)=42 741 cm4。

最大弯曲拉压应力验算:

节点悬臂长度L=23 cm，最大弯矩：Mmax=LR=281.1 kN·m。

节点板孔壁强度检算：

节点承担最大荷载：竖向剪力T=1 222 kN，水平压力F=706 kN，合力F=1 412 kN。孔壁厚度δ=84 mm(补强)，孔壁直径122 mm，销轴直径120 mm。

b.A,B节点验算。

A,B节点承担荷载：竖向剪力T=1 163 kN，水平拉力F=706 kN，合力F=1 360 kN。

A节点采用两组40b槽钢对拼，端部内侧采用1 250 mm×320 mm×10 mm钢板加强，节点处采用φ200×20 mm钢板加强。B节点采用40 mm厚的直角梯形钢板，节点处采用φ250×20 mm钢板补强。根据C节点计算情况，不需对A,B节点情况进行验算，A,B节点受力情况满足要求。

c.轴销强度验算。

为施工方便，轴销统一采用材质30铬锰钛轴承钢，直径120(M122)轴销。

根据节点荷载分析，B，C节点轴销承受的荷载最大，为抗剪力T=1 412 kN。轴销双面抗剪，抗剪切面积A=113.1 cm2。

轴销壁销压应力与孔壁接触应力要相等，即σmax=290.3 MPa，远小于30铬锰钛抗压强度f=1 105 MPa，满足要求。

d.稳定性设施。

在两组N2钢梁之间，设置两根∠75×5角钢斜拉杆，钢梁端部设连接钢管，钢管直径200 mm、壁厚6 mm，两端焊接，与墩身角钢形成闭合横撑。斜拉杆按拉杆检算，横撑按压杆检算。

4 结语

以台城河特大桥连续梁施工为载体，系统研究了0号块托架受力情况，通过合理选择结构型式，保证结构安全；准确建立数学模型，计算各杆件受力；采取极限状态法设计选择各杆件截面与材质。根据现场实际情况选择合理的结构形式，节点部位优先选用铰接节点，受力明确清楚，没有附加应力，采用工厂加工现场安装，避免现场焊接的质量不易保证的风险。对于临时结构设计，节点处的局部应力比一般杆件截面应力大出几倍，甚至成为杆件设计控制因素，因此，要认真对待局部应力的检算。

[1] 刘东跃.施工临时支撑结构专项技术方案[M].沈阳：辽宁科学技术出版社,2013.

[2] GB 50017—2003,钢结构设计规范[S].

[3] 周水兴.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4] 江正荣.建筑施工计算手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

[5] 交通部第一公路工程总公司.桥涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[6] 袁 驷.结构力学求解器[M].北京：高等教育出版社，2001.

[7] 黄绍金,刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册[M].北京：人民交通出版社，2002.

[8] TZ324—2010,铁路预应力混凝土连续梁(刚构)悬臂浇筑施工技术指南[S].

[9] TB 10110—2011，铁路混凝土梁支架法施工技术规程[S].

[10] 章希胜,武 震,张景春.机械零件的接触应力计算[J].机械，2007,27(1)：63-64.

Designof0#blocklightweighttrianglesupportforcontinuousbeamofTaichengRiverBridge

ShiWen

(ChinaRailway20thBureauGroupFirstEngineeringCo.,Ltd,Suzhou215151,China)

0# block bracket for large span continuous beam scheme selection, model establishment, stress analysis of the 0# block bracket, and expounds the design process of the triangular bracket, has a certain guiding significance for the use and promotion of continuous beam in large span triangular brackets.

continuous beam 0# block bracket, light, stress calculation

1009-6825(2017)32-0145-03

2017-09-04

师 雯(1984- )，女，工程师

U448.215

A