摘要：连续刚构桥边跨现浇连续段施工时采用什么方式、如何进行受力分析是施工技术人员经常遇到的问题，本文主要结合怒江特大桥边跨现浇段对落地式钢管支架进行计算分析。
关键词：怒江特大桥；边跨现浇段；落地钢管支架
1、工程概况
南坝怒江特大桥位于省道S228线六库-跃进桥段二级公路I合同段，为跨越怒江而设，是本合同段的控制性工程。桥跨布置为：4×30m预应力T梁+88+160+88m连续刚构+2×（4×30m）预应力T梁，全桥长703.08m。怒江大桥4#墩墩高19m，7#墩墩高21m，盖梁高度均为2m。怒江大桥边跨直线段底板宽6.5m，顶板宽12m，高度3.5m。长6.8m，其中2m盖梁上，悬空4.8m，边跨直线段设计混凝土方量118m3，钢筋混凝土容重按照2600kg/m3。边跨直线段重量：118×2600/1000=306.8t。
2、落地钢管支架构造
边跨现浇段采用落地式钢管支架现浇施工。钢管支架采用Ф600mm/10mm的 Q235钢管。横向布置4根，纵向布置2排，钢管的上下各设置一块80cm*80cm*1cm的钢板，钢管上首先设置纵梁，每根纵梁由3根I32mm工字钢组焊而成，在纵梁上布置横梁，横梁为均布的I32mm工字钢，间距50mm。横梁上布置方木支架和模板。如图1落地钢管支架构造图所示。
3、落地钢管支架的计算
3.1 主要技术参数
①钢筋混凝土自重GC＝26kN/m3；
②材料容许应力：
Q235钢[σw]=145MPa, [σ]=140MPa, [て]=85MPa。
16Mn钢[σw]=210MPa, [σ]=200MPa, [て]=120MPa。
钢材的弹性模量E=206*103N/mm2
3.2 荷载设计
① 箱梁混凝土容重26KN/m3。
② 参考其它类似桥梁使用的模板可知，箱梁外侧模及翼缘板模板重量约2.5KN/m2，底、顶板底模、内侧模重量约2KN/m2，箱内支架为2KN/m2
单侧外模每米重量：2.5*（2.5+2.88）*1=13.45KN
内侧模每米重量：2*2.15*1*2=8.6KN
内模顶板每米重量：5.5*2*1=11KN
箱内支架每米重量：5.5*2*1=11KN
③ 型钢的重量由计算程序自动考虑，自重系数1.0。
④ 施工荷载按2.5KN/㎡计算。
⑤ 混凝土振捣荷载按2KN/㎡计算。
3.3 横向分布梁计算
3.3.1、荷载计算
横向I32工字钢间距为0.5m，故每根工字钢承担0.5m箱梁重量，统一考虑荷载系数1.2，每根工字钢的荷载布置如下：
<1> 翼板及外侧模荷载等效为作用在腹板外侧1.5m范围内的均布荷载q1：
混凝土荷载：1.371*26*0.5=17.82KN
单侧外模荷载：13.45*0.5=6.73KN
施工荷载： 2.75*2.5*0.5=3.44KN
振捣荷载：2.75*2*0.5=2.75KN
q1=（17.82+6.73+3.44+2.75）*1.2/1.5=24.59KN/m
<2> 腹板下工字钢均布荷载q2：
混凝土荷载：（3.5*0.5*1）*26=45.5KN/m
底模荷载：2*0.5*1=1KN/m
施工荷载：0.5*1*2.5=1.25KN/m
振捣荷载：0.5*1*2=1KN/m
q2=(45.5+1+1.25+1.25+1)*1.2=60KN/m
<3> 底板下工字钢均布荷载q3：
底板及顶板混凝土荷载：（2.642*0.5+0.35*5.5*0.5）*26=59.37KN
底模、顶部底模、内模支架荷载：（8.6+11*3）*0.5=20.8KN
施工荷载:0.5*5.5*2.5=6.88KN
振捣荷载：0.5*5.5*2=5.5KN
q3=(59.37+20.8+6.88+5.5)*1.2/5.5＝20.19KN/m
单根工字钢受力简图如图2所示
3.3.2、横梁结构受力分析
根据图2的所示的单根横向分布梁受力情况，用MIDAS软件建立模型分析受力情况3-图7所示，对单根横向分布梁的分析结果如下：
横梁对外侧纵梁支座反力为64.1KN。横梁对内侧纵梁支座反力为61.7KN。
最大剪应力为124934KN/m2，即12.5MPa≤125MPa。安全系数=125/12.5=10
最大弯曲应力为19854KPa，即19.9MPa≤215MPa。安全系数=215/19.9=10.8
最大组合应力为19854KPa，即19.9MPa≤215MPa。安全系数=215/19.9=10.8
最大位移变形为0.3mm≤L/400=1200×2/400=6mm。故该梁安全。
根据以上计算可知横向分配梁安全，安全系数不小于10。安全系数偏大，但I32是施工现场已有材料，仍采用原设计。
3.4 纵梁受力分析
纵向工字钢受到横向工字钢的作用，等效为10个集中荷载，外侧工字钢集中荷载64.1KN,内侧工字钢集中荷载为61.7KN，只对外侧的纵向工字钢进行分析，由纵梁由3根I32工字钢组拼而成，对单根进行分析，集中荷载为其1/3，为21.4KN。用MIDAS建模如图8-12所示:
单根纵梁的计算结果如下：
纵梁对靠近墩柱的钢管支座反力为108.0KN，纵梁对远离墩柱的钢管支座反力为109.4KN
纵梁最大剪应力为20.7MPa<125MPa。安全系数=125/20.7=6.0
纵梁最大弯曲应力为37.2MPa<215MPa。安全系数=215/37.2=5.8
纵梁最大组合应力为37.2MPa<215MPa。安全系数=215/37.2=5.8
纵梁最大位移为0.7mm<L/400=15mm
根据以上计算可知:纵梁安全，安全系数不小呀5.8。
3.4 Ф600mm*10mm钢管稳定性的验算
根据以上计算可知，承受荷载最大的钢管为外侧远离墩柱的钢管，荷载为109.4*3=328.2KN。现在对该钢管进行验算。高度按照21.5m验算。
立杆的稳定性计算公式:
σ = N/φA ≤ [f]
其中 σ --钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)；
N --立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 328.2 kN；
[f] --钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2；
φ --轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 λ＝lo/i的值查表得到；
i --计算立杆的截面回转半径(cm) (由《路桥施工计算手册》附表2-2，P730查得)
i = (D^2+d^2)/^0.5/4=(60^2+58^2)^0.5/4=20.86 cm；
A --立杆净截面面积(cm2)：
A = (R^2-r^2)*3.14=(30^2-29^2)*3.14=185.26cm2；
l0 --计算长度 (m)；参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》，由以下公式计算：
l0 = kμh
k --计算长度附加系数，由于h>20,故k取值为1.191；
μ --计算长度系数，参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》表5.3.3；取最不利值μ= 1.8；
立杆计算长度 l0 = kμh = 1.191 ×1.8×21.5 = 46.09 m；
λ=l0/i =4609/20.86=220.95；
根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2011)表A.0.6 P60查的：φ=0.149
σ = N/φA=328200/0.149/185.26=119N/mm2<[f]=205
205/119=1.72,安全系数为1.72。
3.5地基承载力验算
① 靠近墩身的一排钢管坐落在承台承台上，在承台外侧8.3m*2.6m*1m用C30混凝土硬化，立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求
P=N/A ≤ fg
C30混凝土fg =20.1Mpa，
立杆基础底面的平均压力：P = N/A =328/(0.7*0.7)=669.4 kPa<fg=201Mpa
② 硬化部分混凝土基底验算
4#墩fg=350Mpa，对于7#墩fg=160MPa
P=N/A=(328*4+8.3*2.6*1*25)/(8.3*2.6) =85.8Kpa<fg=160MPa。
故地基承载力满足要求。
4、总结
我单位采用落地式钢管支架施工的怒江特大桥连续刚构的两个边跨现浇段是非常成功的。本文可作为施工技术人员在计算落地钢管支架时的参考。
参考文献:
[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTJ/T F50-2011）
[2]《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）
[3]《悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥》张继尧 王昌将编著， -北京：人民交通出版社 2004.1
[4] 《路桥施工计算手册》周水兴 何兆益 邹毅松等编著 -人民交通出版社出版发行
论文作者:孔为宪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/28
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