某大桥主塔施工横撑受力结构计算模型分析

马志远 (安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230000)

1 工程概况

某大桥主塔施工拟采用爬模施工，主塔塔座底面高程5 m，塔顶高程130.00 m，主塔总高度125 m。主塔主要构件包括下塔柱、上塔柱、横梁、塔顶装饰块、钢锚梁及牛腿等。主塔上、下横梁以及上塔柱斜拉索锚固区为预应力混凝土结构，其它塔柱部分为普通钢筋混凝土结构。索塔下（1～7节段）高26.93 m，上塔柱（8～27节段）高86.07 m。

2 施工阶段分析计算工况表

主塔施工过程分析共计29个阶段（包括承台与塔座）。这里拟定在主塔节段12、17、21养护完成（爬模爬升完成）后加第1、2、3道横撑，施工阶段分析计算工况表如表1所示。

施工阶段分析计算工况表 表1

实际计算模型每个工况中包含多个施工阶段，每个塔支节段施工分为3个施工阶段（爬模爬升、混凝土浇筑、塔柱节段养护），以准确把握主动横撑的安装时机。

3 不设横撑与设置横撑关键截面应力对比

下文-Y代表塔支内侧，+Y代表塔支外侧

不设横撑应力计算结果如表2所示。

不设横撑主塔关键截面应力(MPa) 表2

设置横撑后关键截面应力计算结果如表3所示。

设横撑主塔关键截面应力(MPa) 表3

施工至成塔时主塔柱关键截面在施工过程中受压应力最大值为6.97MPa，小于C50混凝土轴心抗压强度设计值23.1MPa；受拉应力最大值为1.73MPa，小于C50混凝土轴心抗拉强度设计值1.89 MPa；混凝土受力满足要求。

成桥主塔关键截面应力及施工过程中截面出现的最大拉/压应力值(MPa) 表4

施工至成桥时主塔柱关键截面在施工过程中受压应力最大值为12.6 MPa，小于C50混凝土轴心抗压强度设计值23.1MPa；受拉应力最大值为1.73MPa，小于C50混凝土轴心抗拉强度设计值1.89 MPa；混凝土受力满足要求。

4 横撑稳定性计算结果

一般情况下桁架结构轴向受力时稳定性大于单根钢管，所以本次计算按照最不利稳定因素的单根钢管考虑。

第一道横撑计算：

各种工况下第一道钢管横撑单根钢管受轴向压力最大值为40.8 t。

钢管直径D=600mm；δ=10mm

横撑按两端刚接考虑。其μ=0.65，横撑面内、面外最大计算长度为：37952 mm。

弯矩由横撑自重产生。

横撑自重：G1=1.455kN/m

跨中弯矩值最大，其值为：

Mmax=ql2=261969373.8N·m

横撑稳定性计算采用以下公式（《钢结 构 设 计 规 范》（GB50017-2003），5.2.2-1：

N—所计算构件段范围内的轴心压力；

φx—弯矩作用平面内的轴心受压构件的稳定系数；

γx—塑性发展系数，取1.15；

N'Ex—参数，N'Ex=

Mx—所计算构件段范围内的最大弯矩；

W1x—在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；

βmx—等效弯矩系数；

I=806752458mm2；

W1x=2689174.86mm3；

A=18535.4mm2；

ix=208.6mm；

a类截面，查表得φx=0.506

横撑稳定性满足要求,同理可计算出第二道、第三道横撑稳定性满足设计要求。

由以上计算结果可知，在索塔施工的过程中，设置横撑后塔柱在施工阶段主塔的内力变化合理，满足设计要求，且具有足够的安全储备。