關(guān)鍵詞：復(fù)合支架，托支架，有限元，模型分析
　　摘要：本文結(jié)合某鐵路專線直線段實(shí)例，設(shè)計(jì)和分析了一種適用于利用承臺結(jié)構(gòu)進(jìn)行直線段澆筑的托支架臨時(shí)結(jié)構(gòu)形式，該形式不僅受力明確，便于施工，而且可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行適當(dāng)變換以適應(yīng)施工要求。經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，托支架臨時(shí)結(jié)構(gòu)滿足現(xiàn)澆直線段施工要求。
　　隨著橋梁工程的發(fā)展，越來越多的橋梁在架設(shè)過程中需要采用臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行墩柱、上部結(jié)構(gòu)施工。特別是上部結(jié)構(gòu)的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，滿堂支架、墩梁支架、貝雷梁支架、混合支架等結(jié)構(gòu)形式多樣，一般需根據(jù)工程實(shí)際情況選擇最易施工和風(fēng)險(xiǎn)最小的結(jié)構(gòu)形式。以下結(jié)合某工程實(shí)例介紹托架式現(xiàn)澆支架。
　　1工程概況
　　某鐵路專線連續(xù)梁，原設(shè)計(jì)現(xiàn)澆直線段10m長，采用支架法現(xiàn)澆，但后期根據(jù)施工實(shí)際情況發(fā)現(xiàn)，由于該橋墩高，與隧道連接，現(xiàn)澆直線段10m長將導(dǎo)致支架在黃土高邊坡上至少搭設(shè)30m高，安全風(fēng)險(xiǎn)大。經(jīng)與設(shè)計(jì)方協(xié)商，最終考慮將直線段縮短至4.45m，利用橋臺設(shè)置臨時(shí)結(jié)構(gòu)，雖仍有2m懸挑，但較原有方案安全度增加。為此，設(shè)計(jì)一種混合支架，充分利用橋臺來進(jìn)行臨時(shí)結(jié)構(gòu)施工。
　　2方案設(shè)計(jì)
　　現(xiàn)澆段托架設(shè)置于承臺外側(cè)，縱向兩排雙拼I45a工字鋼，與承臺連接處鑿出84cm（高）×54cm（寬）×17cm（深）槽，內(nèi)測連接板與承臺主筋焊接牢固，并與采用兩排φ22錨栓錨入混凝土內(nèi)，外側(cè)連接板與I45a工字鋼焊接牢固，內(nèi)外側(cè)連接板采用Φ22精軋螺紋鋼連接，I45a工字鋼托架上為縱向雙拼I45a工字鋼，縱向雙拼I45a工字鋼與承臺連接處鑿出58cm（長）×54cm（寬）×17cm（深）槽，內(nèi)測連接板與承臺主筋焊接牢固，并與采用兩排φ22錨栓錨入混凝土內(nèi)，外側(cè)連接板與I45a工字鋼焊接牢固，縱向雙拼I45a工字鋼上鋪設(shè)橫向雙拼I32a工字鋼，橫向雙拼I32a工字鋼上搭設(shè)雙拼Φ20鋼管立柱（承臺上）和單拼Φ20鋼管立柱（承臺外），橫向間距為3.35m，縱向間距1.05m(承臺上)和1.0m（承臺外），Φ20鋼管立柱上橫向布置雙拼I32a工字鋼，Φ20鋼管立柱上下與雙拼I32a工字鋼采用15mm連接板連接，雙拼I32a工字鋼上縱向布置I32a工字鋼間距根據(jù)受力大小為30cm、50cm、90cm、100cm不等，縱向I32a工字鋼上鋪設(shè)橫向的I20a工字鋼，間距為60cm，I20a工字鋼頂部鋪設(shè)10×10cm方木，間距為30cm。如圖所示：
　　
　　圖1托架支架結(jié)構(gòu)圖
　　3模型分析
　　采用midascivil對該托支架進(jìn)行分析，建模思路：按照實(shí)際位置和尺寸進(jìn)行模擬，各點(diǎn)連接根據(jù)實(shí)際可達(dá)到焊接水平或連接方式按釋放自由度或設(shè)置只受壓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精確模擬，模型模擬到到縱向I32a工字鋼。該結(jié)構(gòu)模型建立如圖：
　　
　　圖2托支架模型圖
　　3.1荷載計(jì)算
　　根據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ-2000）規(guī)定，計(jì)算該段各部分荷載計(jì)算，其中，新澆混凝土自重按照4.45m跨徑梁部混凝土數(shù)量約為60立方米，混凝土自重約為平均到支架結(jié)構(gòu)整個(gè)跨度內(nèi)為：；模板及支架自重約145KN，整跨的均布荷載約為；施工人員及材料堆放荷載取2.5KN/m2,整跨的均布荷載為；混凝土振搗荷載取2.0KNKN/m2,整跨的均布荷載為。
　　則梁段范圍內(nèi)均布荷載。懸挑的1m施工平臺內(nèi)均布荷載。
　　3.2受力分析
　　3.2.1縱向I32分析
　　I32豎向位移最大位移發(fā)生在左側(cè)懸臂端，由于I32與下部雙拼工字鋼相連，連接處位移隨下部變化，因此I32右側(cè)端部撓度為4.661-4.517=0.144mm（<2*1000/400=5mm）,滿足要求。中部撓度最大為6.806-5.4=1.406mm（<1300/400=3.25mm），滿足要求。
　　最大彎應(yīng)力16.2Mpa<[σ]=145Mpa。最大剪應(yīng)力8.5Mpa<[τ]=85Mpa，滿足要求。
　　
　　
　　
　　圖4I32工字鋼豎向位移云圖
　　
　　
　　圖5I32組合應(yīng)力云圖
　　
　　
　　圖6I32剪應(yīng)力云圖
　　3.2.2橫向雙拼I32分析
　　結(jié)構(gòu)中鋼管柱上部橫梁、下部脫架上橫梁均采用雙拼I32，一并分析。
　　雙拼I32豎向位移最大位移發(fā)生在雙拼I32中部，撓度為8.47-1.918=6.55mm（<6700/400=16.75mm）,滿足要求。
　　最大組合應(yīng)力73.7Mpa（<[σ]=145Mpa），滿足要求。
　　最大剪應(yīng)力38.6Mpa（<[τ]=85Mpa），滿足要求。
　　3.2.3鋼管立柱分析
　　φ200鋼管最大需承受199.7KN的壓力，其壁厚5mm，計(jì)算相關(guān)參數(shù)：
　　
　　
　　
　　
　　
　　由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄C軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按b類見面軸心受壓構(gòu)件查表并進(jìn)行線性插值
　　
　　
　　φ200鋼管承載力及穩(wěn)定性滿足要求。
　　3.2.4雙拼I45分析
　　最大組合應(yīng)力91.6Mpa<[σ]=145Mpa，最大剪應(yīng)力39.0Mpa<[τ]=85Mpa。
　　
　　圖7托架組合應(yīng)力云圖
　　
　　圖8托架剪應(yīng)力云圖
　　3.2.5錨固及預(yù)埋板分析
　　水平縱梁進(jìn)行螺栓錨固，斜撐預(yù)埋鋼板焊接。根據(jù)托架反力，上部縱梁螺栓錨固處主要承受剪力264.5KN，由6個(gè)螺栓承擔(dān)，每個(gè)螺栓承擔(dān)44.1KN，螺栓直徑22mm，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為190N/mm2單個(gè)螺栓抗剪承載力
　　N=3.14*22*22*190/4*1000=72KN(>44.1KN)。
　　下部托架采用鋼板焊接剪力為329.6KN,連接板與預(yù)埋板用6個(gè)螺栓連接，每個(gè)螺栓承擔(dān)55KN，螺栓直徑22mm，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為190N/mm2單個(gè)螺栓抗剪承載力
　　N1=3.14*22*22*190/4*1000=72KN(>55KN)
　　工字鋼與連接板采用焊縫連接，按照直角焊縫公式，焊縫抗剪承載力：
　　N2=[636-（4*18）]*0.7*18*160/1000=1137KN（>329.6KN）
　　焊縫抗壓承載力：
　　N3=[1270-（4*18）]*0.7*18*160*1.22/1000=1387KN（>265.1KN）
　　3.2.6I20橫梁分析
　　I20橫梁為計(jì)入整體模型，單獨(dú)分析，按相關(guān)規(guī)范取值計(jì)算荷載后，荷載分布近似如圖示：
　　
　　圖9I20橫向布載示意圖
　　橫梁最大組合應(yīng)力5Mpa<[σ]=145Mpa，最大剪應(yīng)力7Mpa<[τ]=85Mpa。
　　4施工步驟
　　通過計(jì)算分析可以看出，托支架形式可以滿足荷載要求，且便于施工，主要施工步驟包括：1)進(jìn)行支架地基處理（包括承臺和灌注樁施工），使承載力達(dá)到要求；2）搭設(shè)支架平臺；3)安裝支座并預(yù)留支座預(yù)偏量；4）按照直線段重量，用砂袋進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓按照四級進(jìn)行，分別是0→50%→80%→100%→120%；每一級預(yù)壓均記錄測點(diǎn)標(biāo)高，卸載時(shí)，反向施工，同樣記錄測點(diǎn)標(biāo)高，分析測量數(shù)據(jù)，計(jì)算出非彈性變形和彈性變形，將彈性變形記入平臺的預(yù)拱度中；5)安裝底模板和外側(cè)模。6)安裝底板、腹板鋼筋、縱向預(yù)應(yīng)力管道、豎向預(yù)應(yīng)力粗鋼筋及邊跨合龍段鎖固預(yù)埋件，預(yù)留合龍段施工吊帶孔。7)安裝內(nèi)模板。8)安裝頂板鋼筋、縱向預(yù)應(yīng)力管道、橫向預(yù)應(yīng)力筋及邊跨合龍段鎖固預(yù)埋件，預(yù)留合龍段施工吊桿孔。9)灌注混凝土。
　　5小結(jié)
　　通過對托支架形式的分析可以看出，托支架較適用于利用承臺進(jìn)行梁體現(xiàn)澆，采用該支架受力明確、施工風(fēng)險(xiǎn)小，該橋梁已成功采用該結(jié)構(gòu)完成施工任務(wù)。托支架的形式還可以根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況變換成下部支架，上部托架形式，但托架斜撐長度有所增加。托支架形式的分析不僅對今后類似工程臨時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一句，而且豐富了臨時(shí)結(jié)構(gòu)類型。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]《建筑施工計(jì)算手冊》;
　　[2]《公路橋涵設(shè)計(jì)手冊基本資料》;
　　[3]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》;
　　[4]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》;
　　[5]《路橋施工計(jì)算手冊》；