大悬臂盖梁无落地支架力学验算分析
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【摘 要】我国大城市交通发展方向多为架设高架桥，城市交通已然趋于饱和状态，高架桥施工势必会对原有道路交通影响较大，高架桥施工如何最大程度地减少对城市交通的影响，是我们今后思考的方向。无落地支架作为城市跨线桥盖梁施工的一种常用支撑体系，能充分发挥其力学传导作用，同时也能最大程度地保证下方辅路车辆通行，因其具备施工便捷、成本较低、支撑效果较好、支架拆除便利等优点被广泛使用。
【Abstract】Most of the development directions of transportation in large cities in China are erecting viaducts. Urban traffic has already become saturated. The construction of viaducts will inevitably have a greater impact on the original road traffic. How to minimize the impact of viaduct construction on urban traffic is our future thinking direction. As a common support system for the construction of the cover beams of urban cross-line bridges， the no-floor support can fully exert its mechanical transmission function， and at the same time， it can also ensure the traffic of the auxiliary roads below to the greatest extent. It is widely used because of its advantages of convenient construction， low cost， good supporting effect and convenient dismantling of supports.
【關键词】高架桥;大悬臂盖梁;无落地支架;验算
【Keywords】 viaduct; large cantilever cover beam; no-floor support; calculation
【中图分类号】 U442 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）02-0194-03
1 引言
随着我国国民经济的迅猛发展，城市建设速度也快速提升，为了减少城市交通网络的相互干扰，高架桥的应用越来越多。现阶段，高架桥的建设多数要占用城市原有干道，如何在城市高架桥建设过程中最大程度地减少对原道路车流的影响，给建设者们提出了更高的要求。本文依托G318沪青平公路嘉松公路跨线桥新建工程对高架桥建设过程中无落地支架作了简要的力学验算分析，旨在为今后同类型工程的施工提供一点参考。
2 工程概况
G318沪青平公路嘉松公路跨线桥新建工程，西起许泾河，东至方南路以西约180m处，与G318现已完成4拓6改建的道路断面相衔接，工程全长约1500m。
该工程建设规模为双向6车道，标准横断面按规划实施，设置非机动车道和人行道。桥梁主体工程包括新建一座跨线桥，桥梁全长730.5m。
该工程共有盖梁20榀，盖梁均采用C50预应力钢筋混凝土结构，如表1所示。
3 支架结构组成
无落地支架结构主要由销棒、牛腿、沙箱、主梁、次梁五部分组成，销棒穿过立柱，沙箱与主梁和牛腿预留孔洞通过高强螺栓连接在一起，销棒、牛腿通过高强螺栓连接在一起[1]。主梁搁置在砂箱上，主梁上布置分配次梁。无落地支架断面如图1所示。
4 材料力学性能
考虑到工程中钢材的通用性而采用比较常用的I20a工字钢作为纵向分布梁，以间距50cm在横向主梁上布设，采用Q235材质。
横向主梁采用HN1008*302*21/40 H型钢，立柱两侧各布置一根横向主梁，采用Q235B材质。
加劲肋板采用16mm钢板，吊耳采用20mm钢板，牛腿采用30mm钢板，采用Q235B材质。
5 计算荷载取值
5.1 荷载标准值
①盖梁钢筋混凝土荷载分布如图2所示。
横向计算荷载取：140kN/m;纵向计算荷载取58kN/m。
②底模（包括竹胶板、木方、三角托架）结构自重取值：1.5kN/m2。
③分配梁（20工字钢/50cm一道/6m长/27.9kg/m）自重：
q=6×27.9×1/0.5×10/1=3.3kN/m。
④主梁自重：q=342.63×10=3.43kN/m。
⑤侧模自重：8kN/m。
⑥人机料荷载：1.5kN/m2，q=1.5×2=3kN/m。
⑦围挡自重：q=0.5kN/m。 ⑧振捣、其他动载：2kN/m2，q=2×1.4=2.8kN/m。
5.2 荷载组合
强度计算时为荷载组合Ⅰ：①模板、支架、围挡自重+②新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力+③施工人员及施工设备、施工材料等荷载+④振捣混凝土时产生的振动荷载。
刚度计算时为荷载组合Ⅱ：①模板、支架、围挡自重+②新浇筑混凝土、钢筋、预应力筋或其他圬工结构物的重力。
5.3 荷载计算分项系数
5.4 荷载取值要求
参照路桥施工计算手册（ISBN7-114-03855-0）验算支架的刚度时，梁式构件跨中最大变形值允许值为L/400（L为跨径），悬臂端最大变形值允许值为L/250（L为悬臂长度）。
6 支架验算
6.1 分配梁验算
纵向分配梁采用I20a工字钢，材质为Q235，工字钢布置在墩柱两侧的横向主梁上，工字钢间距0.5m，支点间距为2.2m，长6m，计算模型如图3所示。
①应力：计算所得纵向分配梁最大组合应力为79.1MPa，小于允许应力[σ]=205MPa。
②剪应力：计算所得纵向分配梁最大剪应力为24.4MPa，小于允许应力[σ]=125MPa。
③变形：计算所得纵向分配梁跨中挠度为2.5mm，小于规范要求L/400=2200/400=5.5mm。
6.2 主梁验算
双柱式盖梁长度为17m，按盖梁高度2.2m计算，计算模型如图7所示。
主梁刚度、强度结果如下：
计算得主梁最大应力120.7MPa，小于允许应力[σ]=205MPa。
最大剪应力24.7MPa，小于[σ]=125MPa。
最大变形24.1mm，小于L/250=6400/250=25.6mm。
最大支座反力675kN。
6.3 砂箱验算
砂箱的结构布置图如图12所示。
压应力=675000/550/260=4.72MPa<10MPa。
按照《路桥施工计算手册》，砂容许承压力可取10MPa，如将其预压，可达30MPa。
顶芯钢板厚度20mm，按受剪构件计算，其剪应力计算如下：
剪应力=675000/20/2/（504+214）=23.5MPa<205MPa。
由上可知，砂箱各项验算满足要求。
6.4 牛腿、销棒验算
牛腿采用30mm钢板，材质为Q345B，钢板采用焊缝连接，双面焊，焊脚高度取10mm。牛腿的结构布置图如图13所示。
牛腿受力取横向主梁反力即可，集中荷载距离立柱边0.2m。则作用于牛腿根部的弯矩为M=675×0.2=135kN·m。
弯曲应力=1.35×108/1.2/10000000=11.3MPa<345MPa
剪应力=6.75×105/60/490=23MPa<205MPa
=160MPa
角焊缝，hf=10mm，
675000/0.7/4/10/470=51.3MPa<160MPa，
焊缝强度51.3MPa<160MPa，满足要求。
销棒及耳板。每个牛腿对应2根销棒，单根销棒受剪力为675/（2×0.7）=482kN，距立柱边缘0.03m。
销棒采用80mm30CrMnTi高强钢棒。
①销轴孔净截面的抗拉强度按下式验算：
482000/60/80=100.4MPa<345MPa
耳板销轴孔净截面的抗拉强度验算时，应力为100.4MPa，满足强度要求。
②耳板抗剪强度按下式验算：
482000/2/30/460=17.5MPa<160MPa
耳板抗剪強度验算时，应力为17.5MPa，满足强度要求。
7 结语
G318跨线桥项目高架桥梁采用无落地支架施工，既解决了施工场地狭窄问题，又减少了施工对社会交通的影响，同时该工艺也最大程度地减少了施工成本，加快了施工进度。无论是销棒、牛腿的安装，还是主梁、次梁安装，其机械化程度相对其他工艺有较大的提升。通过本文对无落地支架的验算分析，旨在总结经验，为今后类似工程提供施工参考。
【参考文献】
【1】周水兴，何兆益，邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.
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