连续梁桥0#块钢管立柱托架设计

周曼玲，王常峰，舒 康

（烟台大学，山东 烟台 2 64005）

连续梁桥0#块钢管立柱托架设计

周曼玲，王常峰，舒 康

（烟台大学，山东 烟台 2 64005）

托架和钢管立柱是桥梁0#块施工中常用的临时结构，结合某桥梁的0#块施工实际，设计了将托架与钢管立柱相结合的临时结构方案，并建立有限元整体模型分析其受力情况，分析结果表明结构可以满足施工要求。分析发现该结构优点明显，能够很好地解决一些特殊的施工要求，拥有很广泛的使用前景。

0#块；钢管立柱托架；施工方案；设计

0 引 言

随着预应力连续梁桥悬浇施工方案的广泛使用，0#块的浇筑成为桥梁上部结构施工的基础与关键[1-8]。当今最常用的0#块施工方案有钢管立柱支架体系、满堂支架体系和托架体系，但是任何一种施工方案均有其适用范围，每种施工方案的选择也需要综合考虑安全及成本问题。于是当受到施工环境限制，不易采用简单的满堂支架和钢管立柱支架的施工方案，而单纯的托架体系也难以胜任时，这就需要思考选用一种新的支架形式来完成施工。本文结合河山店跨同三高速72 m+128 m+ 72 m连续梁桥的工程实际，介绍了钢管立柱支架的设计，并分析了该支架结构的使用前景。

1 工程概况

河山店跨同三高速特大桥全长273.7 m，计算跨度72 m+128 m+72 m梁底按二次抛物线变化。梁体为单箱单室、直腹板、变高度变截面结构。箱梁顶宽12.8 m，箱梁底宽7.0 m。0#块节段长18.0 m，截面中支点梁高9.6 m，节段体积826.95，节段全重2150.07 t，采用悬浇施工。

桥墩顶部垫石到墩边距离不能满足临时固结支座的浇筑，需在桥墩顺桥梁两侧支起临时支座墩。0#块的重量与跨度都比较大，对临时支架的选择非常的严格，在桥墩上设置托架很难胜任0#块的浇筑，而墩台上剩余空间不能合理的搭设钢管立柱支架及碗扣支架，于是选择在临时支座墩上设置托架的临时结构施工方案。

2 钢管立柱托架设计

0#块临时结构采用钢管柱加托架，主受力结构为1 200 mm×15 mm钢管立柱（填充C55微膨胀混凝土），托架焊接在钢管柱上，钢管柱距墩中心距为5.9 m。托架距截面中心线的距离为2.9 m。纵向分配工字钢采用I12.6a，底板下布8跟，间距为0.6 m，对称布置；每侧腹板下布置4根，间距0.3 m；翼缘板下布置3根，最内侧工字钢与腹板下工字钢间距0.9 m，翼缘板下工字钢之间间距为1.2 m。主受力横梁采用I45a，布置间距为0.8 m，钢管柱两侧的间距为1.35 m，托架水平杆与斜杆均采用2I45b，见图1。

图1 钢管立柱托架结构图（单位：cm）

3 钢管立柱托架验算

0#块混凝土一次性浇筑完成，计算时混凝土重量按完全浇筑后支架承载的荷载验算。

施工活载考虑如下因素：（1）施工人员、施工料具、运输荷载，按2.0计；（2）水平模板的混凝土振捣荷载，按2.0计；（3）倾倒混凝土冲击荷载，按2.0计。计算采用ANSYS软件进行计算，根据截面特点，采用梁单元荷载计算，根据钢结构设计规范，荷载组合系数均取1.0。

3.1 纵向分配工字钢荷载分析

腹板及底板下纵向分配工字钢布置间距均为0.3 m，翼缘板下纵向工字钢间距按1.2 m计算，每根工字钢平均承担其范围内梁体自重（纵向）及活载和模板等重。其中活载及模板荷载范围按照腹板下1.1m，底板下4.2m翼缘板板下2.9m。则各位置的纵向分配工字钢承担的线荷载情况见表1。

表1 纵向分配工字钢承担的线荷载

计算时可将纵向分配工字钢简化为三跨连续梁进行计算，纵向分配工字钢（I12.6a）的计算结果见表2。结果显示纵向分配工字钢的最大应力、最大剪力及刚度均满足规范要求。

表2 纵向分配工字钢计算结果

横向工字钢最外侧受到的传递荷载主要是施工活载，安全起见，传递荷载按翼缘板下分配工字钢的一半取值，根据比例计算得，横向工字钢最外侧受到的传递荷载为14.84 kN。

3.2 托架检算

采用ANSYS有限元软件建立托架的整体模型计算，见图2。

3.3 托架模型计算结果

图2 托架整体计算图

托架整体模型计算结果见图3。

由托架整体模型计算结果可知：托架最大竖向位移为5.355 mm，小于允许值3 500/400=8.75 mm，刚度满足要求；托架整体模型最大拉应力为155.40 MPa，最大压应力为1 60.41 MPa小于允许应力1.3[σ]=188.5 MPa（临时结构允许应力可以扩大1.3倍）。由以上结果可知，托架整体强度满足要求。

根据计算可知，设计的托架可以承受0#块浇筑时的施工荷载。临时支座墩不仅要支撑托架，承受托架的传递荷载，同时还要承担整座桥梁施工时的荷载变化以及因节段浇注差、挂篮移动不同步、梁体自重不均匀、风荷载、挂篮空载坠落等带来的不平衡力矩。这就要求钢管立柱与桥墩以及钢管立柱与钢管立柱之间拥有可靠的连接来增加稳定性，即钢管立柱需同时满足承载力与稳定性要求。

4 使用前景

河山店跨同三高速连续梁桥的临时结构方案充分的利用了钢管立柱临时支座墩，不需要另设立新的临时结构支撑体系，降低了施工成本；同时选择桥墩外的支撑体系使0#块悬臂长度减小，降低了临时结构设计的难度。

钢管立柱托架体系结合了刚管立柱与托架的共同特点，能够在减少支撑体系的情况下扩大体系的承载范围。这种临时结构形式不仅适用于0#块的施工阶段，在受施工环境限制（需要跨越既有线路、河道以及管线等），需要有较大临时支撑跨度的施工中也能充分发挥其优点。采用钢管立柱托架的临时结构体系，在不破坏原有线路的情况下，可以有效的降低托架上方临时结构的作用力，有利于结构材料的选择，增大了临时结构的使用跨度的同时降低了设计的难度，见图4。值得注意的是，因为支撑的跨度较大工况复杂、施工荷载也比较大，这就对钢管立柱托架的承载力与稳定性提出了严格的要求。设计时应采用较大的钢管立柱和必要的横向连接，以满足临时结构的承载力与整体稳定性要求。

图3 托架整体模型计算结果

图4 钢管立柱托架跨线示意图

5 结 语

笔者以河山店跨同三高速72 m+128 m+72 m连续梁桥0#块临时结构为例，介绍了钢管立柱托架的设计的设计方案，通过计算确定了该结构能够满足0#块的施工要求。文章还分析了钢管立柱托架结构的适用范围及需要注意的问题。具体表现如下：

（1）采用钢管立柱作为临时支座墩的桥梁，在进行0#块施工时可选择在钢管立柱上焊接托架的临时结构方案，这样不仅可以发挥托架构件轻巧、受力明确、费用低等优点，也能够充分利用已有支撑体系，降低施工成本。

（2）受施工环境限制，需要采用较大跨度的临时结构施工方案时，采用钢管立柱托架能够有效的降低托架上方临时结构的作用力，有利于结构材料的选择，增大结构的使用跨度的同时降低了设计的难度，使用前景非常广泛。

（3）采用钢管立柱托架时，需要非常注重结构的承载力及稳定性。建议选择较大的支撑体系并且采用适当的横向连接，以增加结构的局部及整体稳定性。

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U448.21

B

1009-7716（2017）01-0071-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.01.020

2016-11-02

周曼玲（1991-），女，山东潍坊人，在读研究生，从事桥梁与隧道工程研究工作。