跨保沧高速公路防护棚施工设计

李连生

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714000）

1 工程概况

防护棚是京石客专连续梁上跨保沧高速公路，位于高速公路路面上且沿高速公路纵向搭设的门式防护棚通道。防护棚架净空高度≥5.5m，沿公路方向左侧长度19m，右侧长度20m，中央分隔带处长度23m，两幅左侧相错量3m、右侧相错量4m。

防护棚的立柱为直径φ300×8mm 钢管，钢管立柱顶部横梁为双列I20a 工字钢；右幅纵梁为间距3m、跨度23.5m 的双列I45a 工字钢组合结构；左幅纵梁为间距3m、跨度14.5m 的I45a 工字钢；工字钢上铺设间距1.2m 的12cm×15cm 方木，其顶部再满铺厚度为2cm 的单层竹胶板；竹胶板上铺设彩钢瓦，防止小型机具等掉落或砼养护水滴落造成车辆和人员伤害。严禁施工设施侵入高速公路行车限界。支架底部预制安装C25 钢筋混凝土基座，基座位于高速公路两侧路肩和中央分隔带上。

2 设计计算

2.1 设计参数

（1）彩钢瓦重量约为0.1 ～0.14kN/m2，取值0.12kN/m2；

（2）竹胶合板取值。[σ]=12MPa，[τ]=1.3MPa，E=9×103MPa，密度8.5kN/m3；

（3）方木按照红松顺纹计算取值。[σ]=12MPa，[τ]=1.5MPa，E=10×103MPa，密度4.5kN/m3；

（4）考虑掉落物荷载，采用0.735kN/m2，即体重100 ㎏，形体1.7×0.8m 的成人荷载，计入1.2 的冲击系数。最不利分布范围在挂篮施工正下方的5m×20m 范围内。

2.2 结构计算

建立MIDAS/Civil 有限元模型，如图1 所示。模型共有节点1879 个，单元1744 个，弹性连接1005 个，支撑边界条件22 个。钢管立柱顶部与横梁之间、横梁与纵梁之间设定为弹性连接的刚性连接；纵梁与方木之间，方木与竹胶板之间设定为弹性连接的一般连接（SDx=106kN/m，SDy=105kN/m，SDz=105kN/m，SRx=0，SDy=10kN·m/rad，SDz=0）。

图1 防护棚有限元模型

（1）强度与刚度计算。防护棚左幅与右幅纵梁的强度与刚度计算分析结果如表1 所示。

表1 左幅与右幅纵梁的计算结果

（2）屈曲分析。防护棚的5 阶模态特征值分析结果如表2 所示。

可见，一阶屈曲模态特征值为53.010910 ＞4，故防护棚不会发生失稳。

表2 五阶模态分析

3 结语

跨保沧高速公路防护棚的力学受力分析计算表明：左幅、右幅主要构件纵梁均满足强度要求；最大竖向挠度值也小于变形限值，故刚度满足要求；防护棚的一阶屈曲模态特征值也远大于4，故不会发生失稳。总之，跨保沧高速公路防护棚的施工设计是安全可行的。