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摘要:第二松花江特大桥主跨(48+4×80+48)m悬臂浇筑预应力混凝土连续梁连续梁,0#块支架强度、刚度及稳定性。
关键词:悬浇连续梁预应力混凝土桥墩0#块支架检算
中图分类号： U448.21+4 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概况
本工程主桥桥跨组成为（48+4×80+48)m单线预应力混凝土刚构连续梁。端支座处及边跨直线段和跨中处梁高为3.8m，中支点处梁高6.8m，梁底下缘按圆曲线变化，圆曲线半径R=229.667m；箱梁顶宽7.0m，箱梁底宽4.0m，在中支点处4m范围内加宽到5.2m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。顶板厚35cm；底板厚度40至60、60至80cm。箱梁0#块梁段长度为10m，59#墩刚构0#块混凝土方量242.9方，其余0#块混凝土方量198.4方,模板21T,59#墩0#块总重量686.2T，其它0#块总重量553T，59#墩顶以上混凝土120方，支架承重两侧均为196T。其他墩顶以上混凝土90方，支架承重两侧均为158T。
2.支架设计
2.1 主要技术参数
(1) 钢弹性模量；
(2) 材料强度设计值：
Q235钢 厚度或直径≤16mm，f=215MPa，fV=125MPa
2.2 支架布置
支架采用ø426×8mm 钢管，在承台每端各焊接 2 排钢管，共计 16 根，其横桥向间距为1.6-3.2m，在钢管上焊接双排[32a 型槽钢作为横梁，横梁上面布设22a型工字钢作为分配梁，分配梁间距为60cm，腹板下30cm，分配梁上放置定型带肋钢模。相邻及相对应的钢管用剪刀撑焊接，以保证整体稳定性。58#墩0#块支架布置如图1。
2.3 支架计算设计荷载及组合
(1) 荷载系数
当考虑超载系数：1.05;
混凝土浇注时的冲击系数：1.2
恒载分项系数K1=1.2；
活载分项系数K2=1.4。
(2) 作用于支架上的荷载
箱梁荷載：箱梁荷载为A0块重量为1635kN计算；
附加荷载1：施工机机械与人群荷载按2.5kN/m2考虑;
附加荷载2：冲击荷载按2.0kN/m2考虑;
附加荷载3：模板荷载，按外模100kN，内模30kN考虑，总共130KN，则130/6.7/5=3.9 kN/m2；
(3) 荷载组合
荷载组合Ⅰ：混凝土重量+超载+动力附加荷载+模板自重+人群和机具荷载；
荷载组合Ⅰ用于支架强度和稳定性验算。
图1 0#支架布置图
2.4 内力符号规定
轴力：拉力为正，压力为负；
应力：拉应力为正，压应力为负。
支架检算
3.1纵梁检算
腹板下纵梁按0#段3m梁段计算。梁段两端截面高度分别为6.85m和6.36m，箱梁平均腹板厚0.8m，腹板每侧荷载由3根底纵梁承担，纵梁间距为0.3m。腹板处混凝土线荷载为：
模板重量按3.9kN/m2计，模板荷载为：
人群及机具荷载为：
倾倒和振捣混凝土产生的荷载：
腹板下纵梁的荷载为：
为取最大安全系数此处计算不考虑纵梁倾斜角度，腹板下纵梁的受力及计算模型如图2。
由图2模型分析得，支点反力分别为
靠近后横梁R后= 89.74kN，靠近前横梁R前=114kN
图2反力模型
腹板下纵梁组合应力最大值,
型钢的抗拉、抗弯、抗压应力为
则,则满足要求。
底纵梁的挠度为Wmax = 5ql4/(384EI).
式中: Wmax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(KN/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 210000N/mm2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得.
=1.9mm<2000/1000，满足规范要求。
由以上分析可知，腹板下纵梁强度和刚度均满足使用要求。
另外一种情况是纵梁横跨A0#块，不考虑纵梁倾斜角度其计算模型如图3所示：
图3反力模型
由模型分析得，支点反力分别为
靠近后横梁R后= 63.22kN，靠近前横梁R前=30.86kN
弯矩图如图4所示
图4纵梁弯矩图
腹板下纵梁组合应力最大值,
型钢的抗拉、抗弯、抗压应力为
则,则满足要求。
挠度图如图5所示：
图5纵梁挠度图
最大挠度=1.416mm<2000/1000，满足规范要求。
3.2横梁检算
由底板下纵梁的计算可知，支座反力靠近后横梁R后= 89.74kN，靠近前横梁R前=114kN
因此后横梁承担底部荷载的44.1%，前横梁承担底部荷载的55.9%。故在此只对前横梁在浇注状态进行受力分析。
腹板的厚度为0.8m。则腹板处混凝土线荷载有上面分析可得
底板处混凝土线荷载：
翼板处混凝土线荷载：
底纵梁每根自重取：2.5KN
底托系统(防护栏）均布荷载经验值：1.25kN/m
故，对于前横梁：
腹板处每根底纵梁的集中荷载：
同理：底板处每根底纵梁的集中荷载：
翼板处集中荷载：
前横梁浇注状态受力模型如图6所示：
图6 前横梁浇注状态受力模型
用MIDAS CIVIL建立模型如图7所示
图7
立杆反力计算结果（单位：KN）
横梁单元应力图：
支点反力分别为 R2=442.2KN，R1=28.8KN
腹板下纵梁组合弯矩最大值为M=78.1KN·m
2个[32a热扎锁定槽钢的截面特性：
截面面积:
惯性矩:
型钢的抗拉、抗弯、抗压应力为
>,满足使用要求。
底纵梁的挠度为=0.564mm<3000/1000，满足规范要求。
由以上分析可知，前横梁强度和刚度均满足使用要求。
另外由于59#墩的结构改变，单独对其进行横梁检算，midas模型如图8所示：
图8 59#墩前横梁浇注状态受力模型
经检算
=0.61mm<3000/1000，满足规范要求。
3.3 φ426×8mm立柱检算
3.3.1强度验算
支架通过8根φ426×8mm立柱来支承，根据计算知中间一根立柱受力最不利，这里对其进行验算。根据R2的计算得到中间支座的竖向反力为Nmax=405.7kN，该力即为中间立柱的最大轴向力。构件的应力，小于钢材的设计强度[]=215MPa。
2.3.2结构的稳定验算
立杆的稳定性计算公式
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到；
i —— 计算立杆的截面回转半径
A —— 立杆净截面面积
W —— 立杆净截面抵抗矩
—— 钢管立杆抗压强度计算值
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值
l0 —— 计算长度
立柱φ426×8mm 的最大长度按16m算，取该立柱的计算长度系数为μ=1, 回转半径i=426/2/1.414=150mm，得到最大长细比，查稳定系数表得到，根据稳定计算公式:
4 结论
经检算，新建铁路松原至陶赖昭线第二松花江特大桥0#现浇连续梁支架强度、刚度及稳定性满足规范要求。
参考文献
1、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.3-2005；
2、《钢结构设计规范》GB50017-2003；
3、《路桥施工计算手册》；
4、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；
5、《机械设计手册》；
关键词:悬浇连续梁预应力混凝土桥墩0#块支架检算
中图分类号： U448.21+4 文献标识码： A 文章编号：
1.工程概况
本工程主桥桥跨组成为（48+4×80+48)m单线预应力混凝土刚构连续梁。端支座处及边跨直线段和跨中处梁高为3.8m，中支点处梁高6.8m，梁底下缘按圆曲线变化，圆曲线半径R=229.667m；箱梁顶宽7.0m，箱梁底宽4.0m，在中支点处4m范围内加宽到5.2m。梁体为单箱单室、变高度、变截面结构。顶板厚35cm；底板厚度40至60、60至80cm。箱梁0#块梁段长度为10m，59#墩刚构0#块混凝土方量242.9方，其余0#块混凝土方量198.4方,模板21T,59#墩0#块总重量686.2T，其它0#块总重量553T，59#墩顶以上混凝土120方，支架承重两侧均为196T。其他墩顶以上混凝土90方，支架承重两侧均为158T。
2.支架设计
2.1 主要技术参数
(1) 钢弹性模量；
(2) 材料强度设计值：
Q235钢 厚度或直径≤16mm，f=215MPa，fV=125MPa
2.2 支架布置
支架采用ø426×8mm 钢管，在承台每端各焊接 2 排钢管，共计 16 根，其横桥向间距为1.6-3.2m，在钢管上焊接双排[32a 型槽钢作为横梁，横梁上面布设22a型工字钢作为分配梁，分配梁间距为60cm，腹板下30cm，分配梁上放置定型带肋钢模。相邻及相对应的钢管用剪刀撑焊接，以保证整体稳定性。58#墩0#块支架布置如图1。
2.3 支架计算设计荷载及组合
(1) 荷载系数
当考虑超载系数：1.05;
混凝土浇注时的冲击系数：1.2
恒载分项系数K1=1.2；
活载分项系数K2=1.4。
(2) 作用于支架上的荷载
箱梁荷載：箱梁荷载为A0块重量为1635kN计算；
附加荷载1：施工机机械与人群荷载按2.5kN/m2考虑;
附加荷载2：冲击荷载按2.0kN/m2考虑;
附加荷载3：模板荷载，按外模100kN，内模30kN考虑，总共130KN，则130/6.7/5=3.9 kN/m2；
(3) 荷载组合
荷载组合Ⅰ：混凝土重量+超载+动力附加荷载+模板自重+人群和机具荷载；
荷载组合Ⅰ用于支架强度和稳定性验算。
图1 0#支架布置图
2.4 内力符号规定
轴力：拉力为正，压力为负；
应力：拉应力为正，压应力为负。
支架检算
3.1纵梁检算
腹板下纵梁按0#段3m梁段计算。梁段两端截面高度分别为6.85m和6.36m，箱梁平均腹板厚0.8m，腹板每侧荷载由3根底纵梁承担，纵梁间距为0.3m。腹板处混凝土线荷载为：
模板重量按3.9kN/m2计，模板荷载为：
人群及机具荷载为：
倾倒和振捣混凝土产生的荷载：
腹板下纵梁的荷载为：
为取最大安全系数此处计算不考虑纵梁倾斜角度，腹板下纵梁的受力及计算模型如图2。
由图2模型分析得，支点反力分别为
靠近后横梁R后= 89.74kN，靠近前横梁R前=114kN
图2反力模型
腹板下纵梁组合应力最大值,
型钢的抗拉、抗弯、抗压应力为
则,则满足要求。
底纵梁的挠度为Wmax = 5ql4/(384EI).
式中: Wmax 为梁跨中的最大挠度(mm). q 为均布线荷载标准值(KN/m). E 为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E = 210000N/mm2. I 为钢的截面惯矩,可在型钢表中查得.
=1.9mm<2000/1000，满足规范要求。
由以上分析可知，腹板下纵梁强度和刚度均满足使用要求。
另外一种情况是纵梁横跨A0#块，不考虑纵梁倾斜角度其计算模型如图3所示：
图3反力模型
由模型分析得，支点反力分别为
靠近后横梁R后= 63.22kN，靠近前横梁R前=30.86kN
弯矩图如图4所示
图4纵梁弯矩图
腹板下纵梁组合应力最大值,
型钢的抗拉、抗弯、抗压应力为
则,则满足要求。
挠度图如图5所示：
图5纵梁挠度图
最大挠度=1.416mm<2000/1000，满足规范要求。
3.2横梁检算
由底板下纵梁的计算可知，支座反力靠近后横梁R后= 89.74kN，靠近前横梁R前=114kN
因此后横梁承担底部荷载的44.1%，前横梁承担底部荷载的55.9%。故在此只对前横梁在浇注状态进行受力分析。
腹板的厚度为0.8m。则腹板处混凝土线荷载有上面分析可得
底板处混凝土线荷载：
翼板处混凝土线荷载：
底纵梁每根自重取：2.5KN
底托系统(防护栏）均布荷载经验值：1.25kN/m
故，对于前横梁：
腹板处每根底纵梁的集中荷载：
同理：底板处每根底纵梁的集中荷载：
翼板处集中荷载：
前横梁浇注状态受力模型如图6所示：
图6 前横梁浇注状态受力模型
用MIDAS CIVIL建立模型如图7所示
图7
立杆反力计算结果（单位：KN）
横梁单元应力图：
支点反力分别为 R2=442.2KN，R1=28.8KN
腹板下纵梁组合弯矩最大值为M=78.1KN·m
2个[32a热扎锁定槽钢的截面特性：
截面面积:
惯性矩:
型钢的抗拉、抗弯、抗压应力为
>,满足使用要求。
底纵梁的挠度为=0.564mm<3000/1000，满足规范要求。
由以上分析可知，前横梁强度和刚度均满足使用要求。
另外由于59#墩的结构改变，单独对其进行横梁检算，midas模型如图8所示：
图8 59#墩前横梁浇注状态受力模型
经检算
=0.61mm<3000/1000，满足规范要求。
3.3 φ426×8mm立柱检算
3.3.1强度验算
支架通过8根φ426×8mm立柱来支承，根据计算知中间一根立柱受力最不利，这里对其进行验算。根据R2的计算得到中间支座的竖向反力为Nmax=405.7kN，该力即为中间立柱的最大轴向力。构件的应力，小于钢材的设计强度[]=215MPa。
2.3.2结构的稳定验算
立杆的稳定性计算公式
其中 N —— 立杆的轴心压力设计值
—— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到；
i —— 计算立杆的截面回转半径
A —— 立杆净截面面积
W —— 立杆净截面抵抗矩
—— 钢管立杆抗压强度计算值
[f] —— 钢管立杆抗压强度设计值
l0 —— 计算长度
立柱φ426×8mm 的最大长度按16m算，取该立柱的计算长度系数为μ=1, 回转半径i=426/2/1.414=150mm，得到最大长细比，查稳定系数表得到，根据稳定计算公式:
4 结论
经检算，新建铁路松原至陶赖昭线第二松花江特大桥0#现浇连续梁支架强度、刚度及稳定性满足规范要求。
参考文献
1、《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.3-2005；
2、《钢结构设计规范》GB50017-2003；
3、《路桥施工计算手册》；
4、《桥梁工程》、《结构力学》、《材料力学》；
5、《机械设计手册》；