市政桥梁现浇盖梁支架的优选方案研究

摘要： 在市政桥梁建设中，盖梁穿心钢棒法和满堂支架法是采用较多的施工方案。盖梁施工穿心钢棒法与满堂支架法相比具有投资少、架设快、干扰少的优点。本文结合工程实例对这两种施工方法的施工效率、经济效益、适用性进行量化比较，以更好地制定经济可行的施工方案。

关键词：盖梁支架 穿心钢棒法 满堂支架法 有限元分析 经济效益 施工效率

为研究这两种施工方案的经济效益、施工效率及适用性，以某大桥为工程背景进行分析。首先采用有限元软件 MIDAS/Civil 对这两种结构体系的合理性进行验算，保证结构在受力上满足要求，经济上可行； 进而对这两种方案在实际施工中所产生的费用、施工效率等数据作统计对比。研究结果表明：盖梁穿心钢棒方案相比满堂支架方案具有较强的适用性，不仅可显著缩短施工工期，且具有良好的经济效益。本文所采用的分析方法和研究结论对市政桥梁盖梁支架的设计与施工具有借鉴意义。

1 工程概况

某大桥设计采用分离式先简支后连续箱梁结构，单幅桥面宽度为 20. 5 m。下部结构采用三根墩柱支撑盖梁，盖梁底面距填土围堰顶面约 6 m，盖梁构造见图 1。

图 1 盖梁构造（ 单位： cm）

2 穿心钢棒方案

2. 1 支架的布置

在墩柱距离柱顶 85 cm 处预埋一根直径为 125mm 的 PVC 管，作为盖梁支架支撑钢棒的预留孔，钢棒直径为 100 mm，在钢棒上架设两根I40b的工字钢，然后以间距 30 cm 布置 15 cm ×15 cm 的方木（ 横梁） 。盖梁支架平面布置见图 2。

图 2 盖梁支架平面布置（ 单位： cm）

2. 2 有限元模型的建立

对盖梁穿心钢棒法搭设方案，采用有限元软件MIDAS / Civil 进行模拟。对盖梁、方木、工字钢分别建立有限元模型。模型均采用空间梁单元来模拟，其中盖梁、工字钢的计算模型均为 89 个节点、88 个单元；方木的计算模型共计 13 个节点、12 个单元。盖梁、方木、工字钢模型效果图见图 3。

图 3 计算模型示意

2. 3 计算结果分析

根据该体系的受力特点，方木与盖梁组成的力学模型可等效为多跨连续梁结构，即方木可等效为支点，确定最大支反力后，即可对该结构体系的所有构件进行验算。荷载基本组合按 1. 2D（ 恒载） +1. 4L（ 活载）计算，施工人员及机具荷载取 2. 5 kN/m2，振捣混凝土荷载为 2. 0 kN/m2，各构件最不利的刚度、强度、剪力计算结果见表 1。

表 1 各构件的最不利刚度、强度、剪力计算结果

注： 工字钢在 3 个支点 1 m 区域以及两跨中 2 m 区域的两侧均用 10 mm 钢板补强。

由表1 可知： 方木的最大位移为3.44 mm，

3 满堂支架方案

3. 1 支架的布置

满堂钢管（ 48，δ =3. 5 mm） 支架，采用扣件连接。

沿盖梁纵向立杆间距为 60 cm； 沿盖梁横向立杆间距分别为 30，68，60，68，30 cm； 大横杆步距为 60 cm，然后设置剪刀撑。在立杆的顶托上先沿纵向布置 15 cm× 15 cm 的方木（ 纵梁） ，然后以间距为 30 cm 来布置

15 cm × 15 cm 的方木（ 横梁） 。支架构造见图 4。

图 4 满堂支架构造（ 单位： cm）

3. 2 有限元模型的建立

采用 MIDAS/Civil 模拟盖梁的满堂支架搭设方案，考虑到整个支架系统为对称结构，故取最不利盖梁支架结构组进行计算分析。根据实际情况，沿桥横向取模型宽度 2. 2 m，沿桥纵向取模型宽度 8 ×0. 6 m =4. 8 m。模型共有 664 个节点，1 635 个单元； 盖梁底模采用板单元建模，方木（ 纵梁和横梁） 、钢管立柱均采用梁单元模拟，扣件处采用共节点连接方式，考虑到各节点的变形协调，板单元与梁单元之间的连接为共节点的连接方式。

3. 3 计算结果分析

根据 MIDAS 有限元的应力计算结果，支架系统的应力值见表 2。

表 2 支架系统的应力值 MPa

Q235 钢的容许屈服强度为 215 MPa，松木的容许屈服强度为11 MPa。

从表 2 的计算结果可知，剪刀撑、立杆、方木的最大应力均未超出允许值，强度均满足要求，且安全系数都在 1. 2 倍以上，故该方案经济可行。

5 方案比较

4. 2 施工效率对比

以下就两种方案在支架搭设、支架拆卸时所花费的时间对两者的施工效率进行比较，具体数据见表 3。

表 3 两种方案的施工用时

注： 搭设满堂支架的时间包含了 1 d 打混凝土垫层及等强的时间。

由表 3可以看出： 完成一片盖梁的施工，穿心钢棒方案相比满堂支架方案可缩短 4 d 的时间，其效率是满堂支架方案的 5 倍。该桥的施工共制作 4 套支架，若采用穿心钢棒方案可缩短施工工期 4 ×4 =16 d，故相比满堂支架方案施工效率大大提高，工期明显缩短。

5 结论

本文采用有限元软件 MIDAS/Civil 验算了穿心钢棒施工方案和满堂支架方案的结构体系合理性。通过对这两种方案在实际施工中的经济性、施工效率及适用性进行定量分析对比后可得，盖梁穿心钢棒方案相比满堂支架方案具有较强的适用性，不仅大大缩短了施工工期，且具有良好的经济效益。本文所采用的分析方法和研究结论对市政桥梁盖梁支架的设计与施工

具有一定的借鉴意义。

参 考 文 献

[1]张俊义. 桥梁施工常用数据手册[M]. 北京： 人民交通出版社，2005.

[2]周永兴，何兆益，邹毅松. 路桥施工计算手册[M]. 北京： 人民交通出版社，2001.

[3]陈坚荣. 桥梁工程中现浇盖梁支架的设计与施工[J]. 公路交通技术，2004（ 1） ： 52-56.