大悬臂盖梁销棒式不落地组合支架的优化设计及应用

张 涛，徐 建，王裕瑶，张 宁

1.上海城建市政工程（集团）有限公司，上海 201100

2.浙江建设职业技术学院，浙江 杭州 310000

1 工程概况

某主线高架墩型为预应力大悬臂双柱式盖梁，长度为24.8m，截面宽度为2.4～2.6m，最大悬臂长达10.05m，盖梁离地面高达10.5m，如图1所示。根据建设要求，盖梁现浇施工中需要保证盖梁下空间通畅，支架体系能够满足循环利用、搭建与拆除方便等要求，因此文章提出了销棒式不落地组合支架设计方案并进行了优化比选。

图1 24.8m双柱式大悬臂盖梁立面图（单位：mm）

2 方案设计

销棒式不落地组合支架整体设计满足不落地、承重大、结构形式简洁、传力明确、方便组装和拆卸等要求，如图2所示。

图2 销棒式不落地组合支架的整体设计（单位：mm）

根据整体设计思路，前后提出了三种不同的具体设计方案，如表1所示。在三种方案中，上横梁均采用Q235型钢，其余构件材料均为Q235。方案2与方案1相比，在斜撑杆、竖拉杆和底横梁连接节点上进行了优化设计，将三者的轴线尽可能汇交于同一点。方案3和方案2相比，考虑增强局部构件的稳定性，将斜撑杆、竖拉杆和底横梁均换成面对面双拼32a槽钢。

表1 销棒式不落地组合支架三种具体设计方案

3 计算分析与优化比选

支架计算各项荷载标准值（支架自重、模板压重、盖梁浇筑混凝土及钢筋的重力、施工人员及施工设备、施工材料等荷载，振捣混凝土时产生的振动荷载）根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）进行取值。

3.1 强度、刚度和稳定性

三种支架设计方案的强度、刚度和稳定性计算结果如图3～图5所示。其中，强度计算结果为组合Ⅰ作用下正截面最大组合应力，刚度计算结果为组合Ⅱ作用下挠度，稳定性计算结果为组合Ⅲ作用下一阶屈曲模态和临界荷载系数。

图3 组合Ⅰ强度计算结果（单位：MPa）

图4 组合Ⅱ挠度计算结果（单位：mm）

图5 组合Ⅲ稳定性一阶屈曲模态计算结果

3.2 对比分析

三个支架设计方案计算结果对比如表2所示。由表2可知，三种支架体系的刚度基本相同，方案2相比方案1，稳定性提高不多，但最大应力水平降低了33MPa；方案3相比方案2，又进一步提高了稳定性，一阶屈曲临界荷载系数从3.1增加至43.1，表明稳定性储备很大，支架体系不易失稳。因此，方案3支架的安全性储备最大，在这种倒梯形桁架体系支架设计时，应尽可能将节点处各构件轴线汇交于同一点，避免偏心产生附加力矩；且下部构件使用面对面的双拼槽钢，或由其他型钢组合而成的封闭式箱型截面，可极大程度上提高局部构件的稳定性。

表2 三个支架设计方案计算结果对比

4 工程应用

经过综合优化比选，施工最终采用了支架方案3，现场施工如图6所示。预加载工况完成后，选取上横梁的悬臂端和中部作为测点，挠度现场实测为-23mm、-4mm，理论计算结果为-24.1mm、-3.1mm，理论计算结果同实测数据基本一致。销棒式不落地组合支架的成功应用，从实践环节进一步说明该种支架体系对大悬臂盖梁的施工具有很好的应用性。

图6 现场施工照片

5 结束语

针对大悬臂盖梁的施工要求，文章通过研究提出了销棒式不落地组合支架的设计方案，并进行了优化比选和实践应用，得到如下结论：

（1）销棒式不落地组合支架设计中，应将下部构件的轴线尽可能汇交于同一点，避免偏心产生的附加力矩。对于下横梁和斜撑杆，施工中受压，采用面对面双拼槽钢等封闭式截面形式，可降低应力水平，显著提高结构稳定性。

（2）理论计算分析结合实际应用，验证了销棒式不落地组合支架传力明确、结构安全有储备，可满足不落地、承重大、方便组装和拆卸等施工要求。