茅溪河特大桥（40+64+40）m连续梁挂篮模板和0#块托架设计探究.docx

          茅溪河特大桥（40+64+40）m连续梁挂篮模板和0#块托架设计探究                    摘要:工程施工组织设计是工程基本建设项目在设计招投标、施工阶段必须提交的技术文件，施工组织设计对于能否优质、高效、按时、低耗的完成公路工程施工任务起着决定性的作用悬浇梁施工为该桥施工控制重点，挂篮优劣关系到主桥悬浇梁施工质量及进度通过优化主桁架的结构形式，提高了挂篮的整体稳定性，使得挂篮经受住了高山峡谷大风考验，保证了大桥的施工质量关键词：茅溪河特大桥；连续梁挂篮模板；0#块托架1.2. 工程简介（一）工程概况茅溪河特大桥为双线铁路桥梁，第五跨（4#-5#）上跨东河堤，第六跨（5#-6#）上跨茅溪河，第七跨（6#-7#）上跨西河堤，设计采用40+64+40m连续梁跨越，挂篮悬臂施工连续梁下部构造为实体桥墩，4#桥墩（边支墩）高19m，5#桥墩（中支墩）高18m，6#桥墩（中支墩）高19m，7#桥墩高20m（边支墩）本桥位起止里程为：DK182+664.2～DK183+051.8,全长387.6m采用预应力混凝土简支梁桥结构全桥地处张家界市永定区教字垭镇凉水井村，靠近S228省道，地势平坦，条件比较便利。

二）编制依据1）《黔张常施桥参18（40+64+40）连续梁》；2）《支架设计图》；3）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；4）《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）；5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）；6）《路桥施工计算手册》（人民交通出版社）；7）《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）；8）《常用型钢规格表》；9）《材料力学》（西南交大版）；10）《结构力学》（西南交大版）三）荷载取值1.荷载标准值根据《路桥施工计算手册》表8-1，混凝土容重取26kN/m3，钢材容重取78.5kN/m3，组合钢模板自重荷载0.75kPa，碗扣支架自重荷载0.75kPa，不计竹胶板及方木自重混凝土振捣荷载2.0 kPa；人员、材料堆放荷载：计算面板及方木取2.5kPa，计算纵、横向分配梁取1.5kPa，计算三角架取1.0kPa2.荷载分项系数根据《路桥施工计算手册》表8-5，对永久荷载分项系数取1.2，对可变荷载分项系数取1.4四）材料设计参数根据《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008），竹胶板抗弯强度设计值 、抗剪强度设计值 ，弹性模量 ；方木抗弯强度设计值 、抗剪强度设计值 ，弹性模量 。

根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003），Q235钢材，弹性模量 ；厚度小于16mm时 、 ，厚度大于16mm小于40mm时 、 根据《常用型钢规格表》：Ⅰ16工字钢，自重0.205kN/m，Ix=1127cm4，Wx=141cm3，Ix /Sx=13.9cm，tw=6cm；Ⅰ36b工字钢，自重0.656kN/m，Ix=16574cm4，Wx=921cm3，Ix /Sx=30.6cm，tw=12cm二、计算分析（一）竹胶板验算竹胶板厚度为15mm，梁高5.1m，取1mm宽度竹胶板进行验算强度验算：q=1.2 26 5.1 0.001+1.4 (2.5+2.0) 0.001=0.1654kN/m根据《路桥施工计算手册》表8-13，Mmax=0.1 0.1654 0.22=6.62 10-4kN mVmax=1/2 0.1654 0.2=0.01654kN刚度验算：q=26 5.1 0.001=0.1326kN/m由以上验算可知，竹胶板强度、刚度满足要求二)方木验算方木截面为10cm 10cm，间距20cm，方木可简化为跨径为0.4m的三跨连续梁强度验算：q=1.2 26 5.1 0.2+1.4 (2.5+2.0) 0.2=33.1kN/mMmax=0.1 33.1 0.42=0.53kN mVmax=0.6 33.1 0.4=7.95kN刚度验算：q=26 5.1 0.2=26.52kN/m由以上验算可知，方木强度、刚度满足要求。

三）横桥向I16工字钢验算I16工字钢横桥向布置，间距0.4m，腹板底部计算跨径0.4m，翼缘板和底板底部计算跨径0.8m，只需验算腹板底部和底板底部工字钢，腹板底部工字钢简化为两跨连续梁验算，底板底部简化为三跨连续梁验算1、腹板底部强度验算：q=1.2 (26 5.1 0.4+0.205)+1.4 (1.5+2.0) 0.4=65.9kN/mMmax=1/8 65.9 0.42=1.32kN mVmax=0.625 65.9 0.4=16.5kN刚度验算：q=26 5.1 0.4+0.205=53.25kN/m2、底板底部由盖梁边缘梁截面图可知，底板底部工字钢承担的梁截面高度为1.78m强度验算：q=1.2 (26 1.78 0.4+0.205+1.5 0.4)+1.4 3.5 0.4=25.14kN/mMmax=0.1 25.14 0.82=1.61kN mVmax=0.6 25.14 0.8=12.1kN刚度验算：q=26 1.78 0.4+0.205+1.5 0.4=19.32kN/m由以上验算可知，横桥向I16工字钢的强度、刚度满足要求四）纵桥向I16工字钢验算I16工字钢纵桥向布置，腹板底部间距0.4m，翼缘板和底板底部间距80cm，计算跨径0.45m，只需验算腹板底部和底板底部工字钢，简化为三跨连续梁验算。

1、腹板底部强度验算：q=1.2 (26 5.1 0.4+0.205 3)+1.4 (1.5+2.0) 0.4=66.35kN/mMmax=0.1 66.35 0.452=1.344kN mVmax=0.6 66.35 0.45=17.92kN刚度验算：q=26 5.1 0.4+0.205 3=53.7kN/m2、底板底部强度验算：q=1.2 (26 1.78 0.8+0.205 3+1.5 0.8)+1.4 3.5 0.8=50.55kN/mMmax=0.1 50.53 0.452=1.02kN mVmax=0.6 50.53 0.45=13.64kN刚度验算：q=26 1.78 0.8+0.205 3+1.5 0.8=38.84kN/m由以上验算可知，纵桥向I16工字钢的强度、刚度满足要求五）横向分配梁验算横向分配梁间距45cm，计算跨径为6.0m，可简化为梁端带有悬臂的简支梁强度验算：q1=1.2 (26 0.65 0.45+0.205 3+0.656+1.5 0.45)+1.4 3.5 0.45=13.67kN/mq2=1.2 (26 5.1 0.45+0.205 3+0.656)+1.4 3.5 0.45=75.33kN/mq3=1.2 (26 1.78 0.45+0.205 3+0.656+1.5 0.45)+1.4 3.5 0.45=29.53kN/m刚度验算：q1=26 0.65 0.45+0.205 3+0.656+1.5 0.45=9.55kN/mq2=26 5.1 0.45+0.205 3+0.656=60.94kN/mq3=26 1.78 0.45+0.205 3+0.656+1.5 0.45=22.77kN/m（六）三角托架验算由分配梁验算可知，验算强度、刚度时，分配梁的支反力分别为：FR=0.5 (13.67 2.65 2+75.33 1.03 2+29.53 4.64+0.656 12 1.2)=187.05kNFR=0.5 (9.55 2.65 2+60.94 1.03 2+22.77 4.64+0.656 12)=144.84kN（七）连接验算由托架结构可知，斜撑轴力为357.6kN，销钉承担的剪力357.6 2=715.2kN；侧面钢板在销钉截面处承担的剪力为159.2 2=318.4kN；侧面钢板在与水平钢板连接处承担的剪力为318.4kN，弯矩为318.4 0.18=57.3kN m；斜撑与水平钢板间的焊缝承担的剪力为318.4kN；水平钢板与侧面钢板间的焊缝承担的剪力为318.4kN，弯矩为318.4 0.18=57.3kN m。

1. 销轴验算销轴直径为100mm，材料为Q235钢材， 、 ，连接钢板厚度为20mm斜撑两端的销钉承受的剪力为715.2kN根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）7.2.1条：由以上验算可知，销钉的抗剪与承压强度满足要求2.连接钢板验算连接板采用厚度为20mm的钢板， ， ，侧面连接钢板尺寸如下图14所示：图2-12 侧面连接钢板尺寸（单位：mm）在销钉平面处，剪力为318.4kN：在与水平钢板连接处，弯矩为57.3kN m，剪力为318.4kN：由以上验算可知，连接钢板的强度满足要求3.焊缝验算水平钢板与侧面钢板间的焊缝承担的剪力为318.4kN，弯矩为318.4 0.18=57.3kN m，根据节点板尺寸可知，焊缝为四条长度为400mm的角焊缝，焊角尺寸为20mm根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）7.1.3条：he=0.7 20=14mmlw=400-2 20=360mm三、总结本文采用 Midas/Civil 2010 软件，对茅溪河特大桥挂篮进行了模拟分析，得到该桥挂篮结构受力特点:主桁设计通过降低前端点的高度对菱形结构受力进行优化，从而降低了主桁架的重心，提高了结构的整体稳定性。

但是，降低前端点后，主桁架的通用性受到很大制约，其无法根据最大块段长短情况进行前后位置移动调整全钢板吊带的使用成功解决了挂篮结构中变形最大部分对整体刚度的影响，但却增加了施工调整的难度3) 纵梁采用桁架结构，充分发挥了材料的力学性能，但也限制了前后横梁之间距离的压缩，为挂篮结构的通用性能形成了障碍笔者结合茅溪河特大桥挂篮施工过程中遇到的上述问题，对茅溪河特大桥挂篮设计提出了如下优化建议1) 主桁架设计成标准的菱形结构，当新桥最大块段长度增长或缩短时，则调整菱形的前端下弦杆即可满足要求2) 充分利用精轧螺纹钢便于调节，钢板变形小的优势，对于短且承载力小的吊带全部采用精轧螺纹钢对于长度大的吊带，调节部分采用精轧螺纹钢，下端不变部分采用钢板带3) 挂篮结构中除主桁平联外，尽量少用桁架结构采用型号大的型钢替代桁架，对局部计算应力过大部分采取局部加强的措施，从而可大大提高杆件的通用性参考文献[1]缪为刚. 深水高墩托架及挂篮预压施工技术研究[J]. 城市道桥与防洪, 2017(6):189-191.8  -全文完-。