连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计

李 光 银

(平遥县新光亮建筑安装有限公司，山西 平遥 031100)

连续梁桥悬臂浇筑施工临时结构设计

李 光 银

(平遥县新光亮建筑安装有限公司，山西 平遥 031100)

以40 m+64 m+40 m预应力混凝土连续梁桥为工程背景，设计出了其采用悬臂浇筑法进行施工所需用的0号块托架、挂篮和边跨现浇支架等临时结构，除墩梁临时锚固部分采用了手算计算外，其他都用MIDAS/CIVIL软件进行了局部或整体建模计算分析，经过反复修正，确定了最终设计方案，所设计的临时结构在强度、刚度、稳定性方面均达到了相关规范的要求，满足了安全、经济、拆装方便的设计原则。

连续梁桥，悬臂浇筑法，临时结构，挂篮

1 工程概况

本桥采用40 m+64 m+40 m三跨预应力混凝土变截面单箱单室连续箱梁桥，箱梁顶板宽度为11.70 m，底板宽度为6.40 m，支点处梁高5.0 m，跨中梁高3.0 m，顶板厚35 cm～60 cm，底板厚40 cm～80 cm，腹板厚48 cm～80 cm。箱梁底按二次抛物线变化。

本桥共分9种现浇段，其中0号块长9.0 m，1号～3号段长3.5 m，4号～7号段长4.0 m，边跨直线段长7.7 m，8号合龙段与中跨合龙段长2.0 m。其中，0号块采用托架上现浇施工，1号～7号段为挂篮悬浇施工，悬浇段混凝土方量最大为1号现浇段，方量约50.55 m3，边跨直线段为支架上现浇施工。

2 设计依据

设计依据主要有：1)《主桥施工图》。2)GB 50017—2003钢结构设计规范。3)TB 10002.2—2005铁路桥梁钢结构设计规范。4)《桥梁施工临时结构设计》。5)JGJ 166—2008建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范。6)TB 10002.5—2005铁路桥涵地基和基础设计规范。

3 临时锚固设计

3.1 结构设计

根据墩顶尺寸，初拟临时锚固布设形式为：临时锚固措施采用Φ32精轧螺纹钢及C50混凝土，布置在永久支座两侧，锚固尺寸为200 cm×80 cm，每侧两个，共四个，中心距为3.2 m。为拆除方便，临时支座上下各设置一层5 cm厚同强度硫磺砂浆垫层。锚固钢筋设置在临时支座内，锚入主墩1.5 m，锚入梁内0.85 m。

3.2 荷载计算

临时锚固承受：梁体自重、挂篮重和两侧悬臂最大不平衡弯矩，荷载计算两种工况：

工况一：考虑中墩两侧结构的不均匀性、施工不平衡荷载及风荷载影响；

工况二：考虑悬臂最大时一侧挂篮及混凝土掉落的情况。

3.3 临时锚固支反力计算及设计检算

根据工况一、二的荷载计算临时锚固支反力，以最大压力检算混凝土受压强度，以最大拉力确定锚固钢筋数量。最终确定临时锚固布设形式如图1所示。

4 托架设计

4.1 结构形式

横杆、斜杆及竖杆均为双28b槽钢构成的截面，材料为Q235钢，斜杆与竖杆截面相同，每片托架结构形式如图2所示，图2中1—1，2—2单位为mm，其他为cm。桥墩顺桥向两侧每侧布置4片，共8片。

4.2 荷载计算

托架承受0号块两侧悬出墩外部分的重量及各种施工荷载，各施工荷载按悬出部分重量的20%计。

4.3 受力检算

根据托架结构形式用MIDAS建立托架计算模型，所有杆件均为梁单元。边界条件为：上支点约束横杆轴向位移，下支点约束所有线位移及托架片平面外的角位移，用销子连接的杆端释放梁端约束。根据托架上部结构形式确定加载位置并加载，根据计算结果检算各杆件、销子、焊缝和螺纹钢的强度，并检算受压杆件的稳定性。

5 挂篮设计

5.1 荷载系数及荷载组合

1)荷载系数。

考虑箱梁混凝土浇筑时胀模等因素的超载系数：1.05；

挂篮空载行走时的冲击系数：1.1；

浇筑混凝土和挂篮行走时的抗倾覆稳定系数：2.0。

2)荷载组合。

荷载组合Ⅰ：混凝土重量+超载+动力附加荷载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；

荷载组合Ⅱ：混凝土重量+超载+混凝土偏载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；

荷载组合Ⅲ：混凝土重量+超载+人群和施工机具荷载+挂篮自重；

荷载组合Ⅳ：冲击附加荷载+挂篮自重。

荷载组合Ⅰ，Ⅱ用于主桁承重系统强度和稳定性计算；荷载组合Ⅲ用于刚度计算(稳定变形)；荷载组合Ⅳ用于挂篮系统行走计算。

5.2 挂篮的结构设计

本挂篮为菱形挂篮，总长9.0 m，高3.0 m，锚固在已浇筑好的梁段上，悬臂长5.0 m，挂篮主要由主桁系统、锚固系统、走行系统、横向连接系、横梁、吊杆、纵梁、内外滑梁组成。其中，主桁为双28b槽钢内加焊钢板构成的箱形截面，横向连接系截面为双100 mm等肢角钢，锚固钢筋及吊杆为Φ32精轧螺纹钢，纵梁及内滑梁为45b工字钢，外滑梁为50b工字钢，横梁为双45b工字钢焊成格构式构件。挂篮总图如图3所示。

5.3 施工工况分析

该桥T构共分为0号～8号块，1号～7号块为悬浇段，8号块为合龙段。悬浇段中，1号～3号块各长3.5 m，1号块最重为134.0 t；4号～7号块各长4.0 m，4号块最重为116.2 t。悬浇施工中，1号块、4号块均为不利荷载考虑节段。

工况一：挂篮在0号块上拼装完成并一切准备就绪后，浇筑1号块。由于1号块为全T构悬浇块中最重块，属不利荷载，需对挂篮整个结构进行计算。

工况二：挂篮行走至3号块，并一切准备就绪后，浇筑4号块。4号块为全T构悬浇4 m节段中最重块，属不利荷载，需对挂篮整个结构进行计算。

工况三：挂篮行走前移时，依次脱掉侧模、底模，使其与梁保持适当距离，内外滑梁后端吊杆改为吊环，解除下后横梁吊杆临时将其挂到两外滑梁上，铺设轨道，解除后锚，用千斤顶将主桁及模板系统拖拉到位。在挂篮到位内外滑梁后端未加吊杆时，内外滑梁支撑跨度最大，需对其进行检算，且主桁后锚亦需检算。

5.4 建模检算

利用MIDAS软件建立挂篮空间计算模型。模型均采用梁单元，但根据实际通过释放梁端约束的方式使挂篮主桁、横联杆件满足桁架受力特征，吊杆满足杆单元受力特征。纵梁与前后横梁均为铰接。一般支撑条件为：主桁后锚点及底模后锚点约束所有线位移及x，z方向角位移，主桁前支点约束竖向、侧向位移及侧向角位移。挂篮主体结构材料为Q235钢，弹性模量为206 GPa吊杆为Φ32精轧螺纹钢且不计其伸长变形(弹性模量定为109)。

根据挂篮结构形式计算作用于挂篮纵横梁及内、外滑梁上的各种荷载并加到挂篮计算模型上，根据计算结果分别检算挂篮各主要构件的强度、刚度、稳定性。

6 边跨现浇支架设计

6.1 支架形式

支架采用碗扣式支架。按照碗扣式脚手架的规范，拟定支架的形式为：最下面设30 cm厚C20混凝土垫层，其上放枕木，枕木上放可调式底座，用以调整横杆在同一高度，同时调整竖面标高，中间立杆连接，排距0.6 m，行距0.6 m(底、腹板区)，0.9 m(翼板区)，步距1.2 m，纵横向用横杆连接，上面设可调式托撑，用来调整箱梁底模标高，然后在托撑上放15 cm×15 cm规格的纵木，纵木上设横木(规格10 cm×10 cm)，间距0.3 m，最后将箱梁底模铺设在横木上，支架四周边架体(纵、横)由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距为3跨，底部和顶部设水平剪刀撑，中间水平剪刀撑间距设置为4跨。支架结构形式如图4所示。

6.2 荷载计算

根据横木间距及箱梁截面尺寸，计算作用于每根横木上的荷载，利用MIDAS，建立支架纵横木计算模型，支撑条件为，纵木下钢管支撑处，只约束竖向位移。对模型进行加载，根据计算结果检算横木纵木的强度和刚度，根据纵木下支反力检算钢管的强度和稳定性，以及混凝土垫层和地基承载力检算。

7 结语

上述所设计的临时结构，在强度、刚度、稳定性方面均达到了相关规范的要求，而且结构强度运用的较为充分，满足了安全、经济、拆装方便的设计原则。

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Temporary structural design of continuous beam bridge casting construction

Li Guangyin

(PingyaoXinguangliangBuildingInstallationCo.,Ltd,Pingyao031100,China)

Based on the 40 m+64 m+40 m PC continuous beam bridge, this article designed the bracket of 0# block, traveler and the bracket of said span which used to the construction of this bridge. Besides the pier-beam temporary anchorage, the software of MIDAS /CIVIL is used to calculate and analysis, after repeated correction, the final design was determined. The temporary structures of designed in strength, stiffness and stability have reached the requirements of related specifications, which meet the principal of design that security, economic and convenient to build and demolition.

continuous beam bridge, cantilever laying method, temporary structures, traveler

2015-02-28

李光银(1966- )，男，工程师

1009-6825(2015)13-0180-03

U448.214

A