摘要：介绍了龙山互通B匝道桥工程支架设计及构造特点，采用有限元方法建立了支架有限元数值模型，分析了不同荷载组合下结构受力情况。经有限元分析计算，桥梁主体贝雷梁式支架满足强度、刚度及整体稳定性要求，实测变形与有限元理论计算值基本吻合，结构安全可靠，为上跨公路现浇梁支架施工及设计计算积累了经验，取得了良好的经济效益和社会效益。
关键词：龙山互通B匝道桥；贝雷梁式支架；设计；有限元模型
1工程概况
本桥设计桩号范围为 K2+163.709～K0+407.549，总体布置：2×30+3×30+3×30m，全长 243.84m。桥梁宽度：净宽9m。在1、3、6号桥墩及9号桥墩为结构连续。第一联上部结构采用装配式预应力混凝土简支箱梁，第二、三联上部结构采用现浇预应力连续箱梁；下部结构采用肋板式桥台，柱式桥墩；墩台均采用钻孔灌注桩基础。墩台等角度布置，1、2、3号桥墩与路线中心线夹角均为103°，其余墩台与路线中心线夹角为90°。
2结构设计
2.1总体思路
根据交通要求及现场条件，经方案比选，确定桥梁主体采用贝雷梁式支架平台，桥墩连接位置采用工字钢支架，钢管柱式结构，条形混凝土基础。
8mm钢管立柱→钢筋混凝土条形基础（双拼I28a工字钢横梁，三拼I45a）。10cm×10cm纵向方木在边腹板和腹板下间距为15cm，在实心位置处15cm，在底板下间距为30cm。I14工字钢横梁间距为90cm。贝雷片在桥梁横向0.63～2.43m，4.56~5.46m，7.58～9.38m间距为90cm。
2.2支架设计
支架采用贝雷梁式结构，以第三联第二孔为例，设计为（4.5+4.5+6+6+6）m跨。
翼缘板位置支架布置方式自上而下为：底模→10×10cm纵向方木→I10工字钢横梁→盘扣架→I14工字钢横梁→贝雷片→双拼I45a工字钢横担→砂箱→φ630×8mm钢管立柱→钢筋混凝土条形基础。10cm×10cm纵向方木翼缘板下间距为30cm，在边腹板侧面模板下方木间距为20cm。I10工字钢横梁间距为90cm。立杆竖向步距为50cm，（顶层水平杆步距不得大于50cm），纵向间距为90cm，横向间距为120cm。I14工字钢横梁间距为90cm。
腹板、底板位置支架布置方式自上而下为：底模→10×10cm纵向方木→I14工字钢横梁→贝雷片→双拼I45a工字钢横担→砂箱→φ630×8mm钢管立柱→钢筋混凝土条形基础。10cm×10cm纵向方木在边腹板和腹板下间距为20cm，在底板下间距为30cm。I10工字钢横梁间距为90cm。
桥墩位置支架布置方式自上而下为：底模→10×10cm横向方木→I20a工字钢横梁→I20a工字钢纵梁→砂箱→φ630×8mm钢管立柱→双拼28a工字钢（钢筋混凝土条形基础）。10cm×10cm横向方木在桥墩位置间距为20cm。I20工字钢横梁纵向间距为50cm。双拼I28a工字钢底在承台顶预埋2cm厚钢板。钢管立柱纵向间距1.3m，横向间距2.5m、1.8m。
支架立面及断面示意分别如图1和图2所示。
图1 支架立面示意图（单位：cm）
a） 桥梁主体支架断面示意图（单位：cm）
b）桥墩位置支架断面示意图（单位：cm）
图2 支架断面示意图（单位：cm）
3 支架检算
3.1 检算模型
采用Midas Civil建立现浇梁体支架有限元模型，对支架结构受力情况进行分析。支架有限元模型采用梁单元，根据结构特点及实际施工情况，桥梁主体模型共划分为2701个节点、3448个单元；桥墩位置支架模型共划分为128个节点、116个单元。有限元模型如图4所示。
a）桥梁主体支架有限元模型
b）桥墩位置支架有限元模型
图3 支架有限元模型
3.2 材料主要参数及特性
贝雷梁采用16Mn钢材，抗拉、抗压、抗弯强度设计值
，抗剪强度设计值
；其他钢材采用Q235钢材，抗拉、抗压、抗弯强度设计值
，抗剪强度设计值
。
3.3 荷载取值
（1）混凝土容重：26.5kN/m3；
（2）模板和支架荷载：1kN/m2；
（3）施工人员、堆放荷载：1kN/m2；
（4）倾倒混凝土冲击荷载：2kN/m2；
（5）振捣混凝土产生荷载：2kN/m2；
强度检算荷载组合：
1.2×（箱梁自重＋模板、支架自重）+1.4×（施工人员、材料及施工机具荷载+倾倒混凝土时产生的荷载+振捣混凝土时产生的冲击荷载）（kPa）
刚度检算荷载组合：
1×（箱梁自重＋模板、支架自重）+1×（施工人员、材料及施工机具荷载+倾倒混凝土时产生的荷载+振捣混凝土时产生的冲击荷载）（kPa）
3.4 计算结果
3.4.1 强度计算
强度计算结果如表1所示，桥梁主体受力情况如图4～5所示；桥墩位置受力情况如图6～7所示。
表1 支架最大弯曲应力表
图4 桥梁主体支架组合应力图（单位：MPa）
图5 桥梁主体支架剪切应力图（单位：MPa）
图6 桥墩位置支架组合应力图（单位：MPa）
图7 桥墩位置支架剪切应力图（单位：MPa）
3.4.2 刚度强度计算
支架整体位移见图8
桥梁主体支架最大位移为
，满足要求。
桥墩位置支架最大位移为
，满足要求。
a) 桥梁主体支架整体位移图（单位：mm）
b） 桥墩位置支架整体位移图（单位：mm）
图8 支架整体位移图（单位：mm）
4 结论
1）综合考虑不同荷载组合，经有限元分析计算，贝雷梁式支架满足强度、刚度及整体稳定性要求。
2）龙山互通B匝道桥支架设计，成功解决了该工程跨公路现浇梁的施工难题，为上跨公路现浇梁支架设计和施工积累了经验，取得了良好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]刘建明，李维生.论跨既有高速公路现浇箱梁施工的交通安全组织[J].公路，2014，7：229～234.
[2]肖会英.跨公路连续梁支架及现浇施工技术[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2012，11（1）：13～17.
[3]GB 50017-2014，钢结构设计规范[S]．
[4]JTG D62-2012，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S]．
论文作者:孙俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
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