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陈利军
[摘 要]本文以绍兴江桥主桥工程为实例，介绍现浇桥梁托架的设计计算方法，以供同行参考。
[关键词]现浇梁；托架；荷载
中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）24-0202-02
一、基本情况
根据施工图设计，绍兴江桥主桥为单箱四室的变截面连续箱梁，0号块的长度11.0m，箱梁底宽19.4m，顶宽23.8m，翼缘宽度2.2m，截面高度1.76m-2.40m，墩顶设置中横梁，中横梁宽度3.0m。
二、支架施工方案
0号块施工托架采用φ427mm*10mm的钢管作为承重支架，其上布置2I45a工字钢作为纵梁，I28a工字梁作为横梁，□100mm*100mm方木纵桥向布置，实心段部分方木间距为20cm，空心段部分方木间距为20cm。底模板的面板采用18mm的竹胶板（图1）。
三、支架的设计计算
支架荷载传递：面板-----方木----I28a横梁----2I45a纵梁----钢管支架----承台
（一）荷载计算
1、新浇混凝土荷载
查手册表8-1，因为箱梁钢筋混凝土的含筋率>2%，新浇混凝土的容重取26KN/m3：
（1）0号块中横梁部位和腹板部位
根据设计图纸，0号块实心段的截面积为46.36㎡，荷载横向分布宽度按照箱梁底板19.4m计算，所以P1：
P1=26×46.46/19.4=62.27Kpa；
（2）空心箱梁部位
0号块空心部分的梁高1.76m-2.4m，偏于安全考虑，空心梁段的混凝土自重荷载，按照2.4m梁高截面计算，号块的平均顶、底板的尺寸考虑。根据设计图纸，空心部分箱梁截面积为19.712㎡，荷载P1：
P1=26×19.712/19.4=26.42Kpa；
2、人员机具、堆放荷载
P2=1.5Kpa
3、混凝土振捣产生的荷载
P3=2.0Kpa
4、I28a横梁自重
根据施工方案布置图，一个0号块布置19道横梁，每道横梁24m长，荷载按照11*12m分布，I28a自重43.465kg/m（0.465KN/m），P4计算如下：
P4=19*24*0.465/11/19.4=0.7844Kpa；
5、I45a纵梁自重
根据施工方案布置图，工字钢纵梁共布置6道，每道纵梁长度为14m，按照11*12m分布，I45a自重80.384kg/m（0.80KN/m），P5計算如下：
P5=6*14*0.8*11/19.4=0.63Kpa；
6、荷载组合
钢结构的自重荷载P4和P5，在钢构件计算时加载，考虑1.2倍荷载系数。
新浇混凝土荷载和活载组合，根据《路桥施工计算手册》，按照1.2恒载+1.4活载进行组合，则有：
0号块实心段部分：
P=1.2*62.27+1.4*（1.5+2.0）=79.624Kpa；
0号块空心段部分：
P=1.2*26.42+1.4*（1.5+2.0）=36.6Kpa；
（二）底模面板只要选择正规生产厂家的竹胶板都能满足要求，在此就不作验算了。
（三）I28a工字钢横梁验
根据支架方案布置图，I28a工字钢横梁沿横桥向布置，以下面I45a工字钢为支点，工字钢间距实心段为0.4m，空心段的间距为0.9m，所以实心段和空心段横梁单元线荷载（考虑混凝土自重荷载、活载、自重）为：
q1=79.624*0.4+0.7844*0.4=32.16KN/m；
q2=36.6*0.9+0.7844*0.9=33.645KN/m；
根据上述计算结果，以实心段横梁受力较大，对实心段的横梁的强度和刚度进行验算，单元线荷载q=33.645KN/m，模型的加载宽度按照箱梁底宽19.4m考虑
计算结果如下：
1、弯矩计算结果（图2）
2、剪力计算结果（图3）
3、内力计算结果：最大应力87.8Mpa<[σ]=140Mpa（图4）
（四）I45a工字钢纵梁验算
根据施工支架布置图，I45a工字钢沿纵桥向布置，下部以钢管支撑位承重支点，工字钢与钢管支架间通过钢板焊接起来。根据荷载平面分布简化计算原理，各纵梁加载宽度计算：
1号、6号纵梁：B=1.162+2.688/2=2.506m；
2号、5号纵梁：B=（2.688+3.9）/2=3.284m；
3号、4号纵梁：B=（3.9+3.9）/2=3.9m；
根据荷载分析，纵梁的面积荷载集度计算：
0-1.5m：P=79.624+0.7844+0.63=81.04Kpa；
1.5-5.5m：P=36.6+0.7844+0.63=38.01Kpa；
根据纵梁的边界条件，先对1号和6号纵梁、3号和4号纵梁分别进行计算分析：
1、1号、6号纵梁（单片）
根据纵梁的面积荷载集度，计算单元线荷载：
q1=81.04*2.506=203.08KN/m，q2=38.01*2.506=95.25KN/m；
根据0号块支架方案布置图，1、6号纵梁计算简图如图5：
计算结果如下：
（1）纵梁弯矩图（图6）
（2）纵梁剪力图（图7）
（五）侧向斜撑垫梁和垫梁支撑验算
根据设计方案，三角支撑受力简图如图8：
根据上述计算简图，计算AB和BC杆件内力，根据力学平衡方程，计算得出：
1、垫梁验算
墊梁挑出承台部分，按照固结悬臂梁模型计算，根据方案设计图悬臂端长度L=1.985m，P=233.3KN，悬臂端集中荷载产生的负弯矩M：
M=P*L=233.3*1.985=463.1KN.m
Wx=3*1432933=4298799mm3；
Ix=3*3.22*108=9.66*108mm4
（1）强度验算
δ=
（2）刚度验算
刚度满足要求。
2、侧向斜撑下垫梁支撑在FAB作用下，属于轴心受压杆件，L=4.78m，斜撑水平角度64°，斜向轴向力F：
F=FAB/sin64°=268.38/0.898=299.33KN
2I28a工字钢组力学参数：
A=2*5537=11074mm2，i=2*113.4=226.8mm.
长细比λ=L/i=4780/226.8=21.07，横向弯曲系数φ=0.9
轴向应力：
σ=FBC/A=299.33*1000/11074=27.03Mpa<φ*140=0.9*140=126Mpa
所以垫梁支撑的稳定性满足要求。
（六）纵梁在弯剪和轴向拉应力作用下的强度验算
从支架施工方案布置图可知，3、4号纵梁处理承受横梁传递下来的荷载外，还要承受三角支撑轴向拉应力，现对纵梁的组合应力进行验算：
弯剪组合应力：
根据3、4号纵梁的受力分析，弯剪组合应力σ1=137.4Mpa
轴向荷载FAB=419.52KN，纵梁2I45a截面积A=2*10240=20480mm2；
σ2=FAB/A=419.52*1000/20480=20.5Mpa；
在弯剪、轴向拉应力作用下，纵梁的组合应力：
σ=σ1+σ2=137.4+20.5=157.9Mpa<[σ]=215Mpa
强度满足要求。
四、结论
根据以上计算分析，0号块支架各杆件的强度、刚度和稳定性均满足要求，但在支架安装过程中，必须严格按照施工方案图组织实施，重点控制预埋钢板的位置、锚固，以及杆件连接部位的焊接质量，焊缝厚度不得小于10mm。
参考文献
[1] 《公路桥涵施工手册》.
[2] 《中国土木工程师手册》桥梁篇.
[3] 《桥梁施工专项手册》.
[4] 《临时结构施工计算手册》.
