现浇箱梁架体受力分析与支架形式优选论文_杨龙,,段永凤, 李应先

云南省建设投资控股集团有限公司市政总承包部

[摘要]满堂支架法作为最成熟、最常用的施工工艺,一直受到诸多桥梁建设者的青睐[1-2]。本文以元蔓高速红河互通现浇箱梁工程为依托,基于Midas civil ,对传统满堂架和钢立柱贝雷梁叠合满堂架架体结构进行受力分析,并结合当前市场条件,经安全性、经济性、工期性综合对比和结构优化,选择适用于不同施工环境下的架体方案,望对类似工程提供指导性思路。

[关键词]满堂支架; 贝雷梁叠合支架;受力分析; 结构优化

0 引言

满堂支架法在现浇桥梁施工工艺中始终占据重要地位,最初架体材料性能限制了满堂架的发展 [3-5]。近年来,新型承插式盘扣满堂支架发展迅速,已成为满堂架主流形式。通过工程实例,建立有限元模型分析传统满堂架与钢管桩贝雷梁+满堂支架法的受力性能,结合经济、安全、工期等因素进行优化分析后,选择适用于不同架体高度的较优方案,旨在为类似工程提供参考[6-7]。

1 工程概况

红河互通AK0+461.000匝道桥共6联,上部结构采用钢筋混凝土现浇连续箱梁,桥梁全长486m,桥面宽度左幅8.5m、右幅12.5m,箱梁采用等截面直腹板单箱三/四室断面,梁高1.4m,悬臂长2.25m,腹板宽0.55m,下部结构为双柱式圆形墩,墩高15-22m。表层土主要为粉土,褐黄色,松散,含少量碎石,承载力基本容许值140kPa,摩阻力标准值40kPa。

2 方案初选与受力分析

2.1 方案初选

根据现场地质条件和施工环境,拟选取以下两种方案:

方案一:承插型盘扣式满堂支架法。立杆采用ψ60×3.2mm无缝钢管:顺桥向歩距1.5m,横杆、斜杆采用ψ48×2.5mm无缝钢管;分配梁采用I20a工字钢,中心间距1.5m,模板选用1.22m×2.44m×15mm竹胶板。

方案二:混凝土条基+钢管桩贝雷梁+满堂架叠合支架法。C20混凝土条基,顶宽1m,分三台,台侧宽50cm。条基上安装Φ609mm×16mm钢管桩,钢管桩顶部横梁采用双拼I56a工字钢作为承重横梁,在横梁顶面架设贝雷梁作为纵向主梁,贝雷片中心间距45cm,贝雷梁上用I22a工字钢作为分配横梁,并在其上参照方案一搭设满堂支架。

2.2 模型建立

假设架体基础承载力满足需求,初步以20m高度支架为例,分别对两种方案建立Midas civil模型进行架体受力性能分析,结合经济性、工期性等进行优化对比,择取较优方案,并用于指导现场施工。

2.3 力学性能分析

根据有限元模型分析结果,分别对两种方案主要受力构件进行力学分析。满堂支架计算结果详见表1、表2 以及图1-图2。

由计算模型得出立杆最大轴力为882KN,通过《路桥施工计算手册》计算,钢管桩稳定性满足受力要求。即两种方案均能满足受力要求。

3 初选方案优化比选

经分析,两种方案的可靠性、安全性均满足要求,但经济性和工期性会随着架体高度的变化而改变,下面分析不同架体高度下两种方案的经济性和周期性(非厚软土地区),选出与架体高度最适合的方案,以便类似工程参考。

架体初始高度以6m计,以3m为步距,总高度21m,正常施工条件下,分析不同架体高度的经济性和工期性,详见图5。

根据图上图可知,若仅从架体经济性和工期性考虑,则小于15m的现浇箱梁支架形式宜采用落地式满堂支架,大于15m的现浇箱梁支架形式宜采用叠合支架,支架布置参数可参照本文方案。

4 结论

通过有限元模型分析,本文初选两种方案均满足承载力要求。综合考虑支架体系的经济性和架设工期等因素,对本文研究结果总结如下:

1、类似程可参照本文进行满堂架法和叠合支架法设计,结构满足受力要求。

2、根据相关规范、标准规定,支架高度大于24m不能采用满堂支架法,此时可根据工程具体条件分析叠合支架法的可行性。

3、根据经济性和工期性的对比分析,支架高度大于15m适合采用叠合支架法。

4、本文是假设基础承载力满足要求的前提下展开研究,若软基层较厚,则更宜采用加强叠合支架法。望能对类似工程提供参考和指导价值。

参考文献

[1] 丁爱华. 现浇箱梁满堂支架设计与计算[J]. 公路与汽运, 2010(4):204-207.

[2] 赫英龙, 孔祥平. 满堂支架在混凝土现浇连续梁施工中的方案设计与应用[J]. 铁道工程学报, 2001, 18(3):64-68.

[3] Zhang L Y, Liu L J, Yang L F. Method of determining initial cable forces for large curvature cable-stayed bridge with full framing cast-in-place[J]. China Journal of Highway & Transport, 2010, 23(3):58-63.

[4] 孙礼华. 桥梁满堂支架施工技术的应用[J]. 民营科技, 2011(1):175-175.

[5] 王彦辉. 碗扣式满堂支架在现浇混凝土连续箱梁施工中的应用[J]. 交通运输研究, 2010(13):192-194.

[6] 余孙文. 浅谈满堂支架施工技术要点[J]. 山西建筑, 2011, 37(2).

[7] Su W G, Liu J. Finite element analysis of high full-space support scaffold of cast-in-situ box girder[J]. Journal of South China University of Technology, 2013, 41(2):82-87.

论文作者:杨龙,,段永凤, 李应先

论文发表刊物:《城镇建设》2019年第16期

论文发表时间:2019/9/26

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