桥梁施工支架承载力及稳定性分析

摘要：通过支架的反力求得了桥梁施工所需要的最小承载力，相应的分析和计算结果对桥梁施工提供了一定的经验。

关键字：桥梁；施工支架；承载力；分析

Abstract: through the stents to have the bridge construction need minimum bearing capacity, the corresponding analysis and calculation results of the bridge construction to provide some experience.

Key word: bridge; Construction stents; Bearing capacity; analysis

中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：

桥梁的施工长使用支架现浇施工方法，施工的过程中，支架需要承受各种荷载，为了保证桥梁支架施工中的安全性和可靠性，应充分认识到桥梁施工中的支架的稳定性和承载能力，一般可采用简化的计算方法实现桥梁支架承载能力和稳定性的计算，而简化的计算方法往往与实际施工中的受力状况存在一定的差距，从而导致施工中事故的发生。通过对有限元方法对桥梁的支架施工分析，并根据计算的结果实现了对支架稳定性的分析，对类似的桥梁支架稳定性以及承载能力的计算和确定提供了实际的参考。

一、桥梁施工工程概况

某大桥为长48m的简支架桥梁，共有6孔，其中有5孔留在河滩上。桥梁的上部结构为48m的预应力混凝土的简支架箱梁。高4.05m，宽4.9m。底面宽度大约为3.0-3.3m。顶板厚度为27.3cm，厚度为25cm。由于对相应桥梁的吊装困难，由此在河滩处的箱梁采用支架原位的现浇注方法进行施工。

桥梁处从地面向下0-0.5m为黄土，承载能力为150kPa，黄土以下0.5-5m为砂砾，承载力为350kPa，砂砾层以下为泥岩夹砂层，承载能力为500-2000kPa。河滩相对较宽且平顺，为支架先浇注施工奠定了良好的基础。支架可采用轮扣式的钢管脚手架，支架的基础经过了平整的碾压，而后在其上铺上一层塑料防水层进行防水。在防水层的边上防止枕木，而后在枕木上搭设支架。支架处于桥梁跨中40.5m的区域内，顺桥向之间的间距大约为0.9m。竖杆克采用轮扣钢管对插，钢管的上下都可采用可调节型的U托进行支撑。每根竖杆都采用短的钢管进行连接扣紧，支架的高度可估计为12m，支架顶托上沿着桥梁横向铺上10JHJ槽钢，梁箱底板范围沿着桥向铺设方木，方木之间的间距为0.3m。在方木上铺设18mm的胶合板作为梁箱的底模。两侧使用槽钢布置纵向上的轨道，并且防止梁箱实体模型。桥梁施工支架都应根据搭设的高度配置普通钢管的剪刀撑。

二、桥梁施工支架承载力和稳定性计算

组成施工支架的各个配件之间具有良好的承载能力和刚度，通过对桥梁施工规范以及施工经验的总结和分析，从而能得出桥梁施工支架中各个构件的最大内力范围，同时还应按照容许应力的方法计算得出支架构件的最大应力，由此通过计算的结果的分析明确了支架构件的承载力和安全性的确定，建立在计算数据基础之上，也可进行支架反力的计算，从而对地基的承载能力是否满足要求进行评价。

按照桥梁施工支架设计的图纸，使用有限元分析的软件，通过建立三维有限元模型实现对支架承载能力的计算。施工支架通过有限元分析的软件模拟出来，槽钢、方木通过梁单元模拟，支架底端为固结。同时在软件计算过程中将箱梁自身重量、内部模板重量、胶合板重量、混凝土施工倾倒所产生的荷载、混凝土振捣施工荷载以及施工人员等荷载均匀得分摊在12根方木上。

三、施工支架分析

1、方木的承载力分析

根据计算的结果克了解到，方木的最大弯矩为.559kN.m。最大的剪力为5.328kN。最大的位移为1.617mm。由于支架方木处于弹性范围内工作，根据材料动力学，方木的应力为：

而当方木最大方向上的位移为：

2、槽钢承载力分析

根据桥梁施工支架槽钢相关数据计算得知，10JHJ槽钢的最大弯矩为1.10kN.m，而最大剪力为12.1kN。最大的位移为向下1.7mm，最大的正应力为28.5MPa。根据10JHJ槽钢的截面特性，可求解出其惯性矩I为198 ×104mm4，抵抗矩W为39.7 ×103mm3，截面积A为1274.8mm2。

3、支架的稳定性分析

为了实现施工过程中的支架荷载稳定性分析，根据支架结构所受到的荷载数据分析，从而能计算处支架在恒定荷载以及施工荷载、风荷载作用下的支架整体的稳定性分析。通过对支架的屈曲分析，从而求解出了支架的十个模态。根据屈曲分析，而后可得出整个支架在不同模态状况下的临界荷载的值，再根据支架的实际荷载，实现支架在桥梁施工中稳定性分析。根据实际的支架模态所对应的荷载系数为10.09可知，相应的临界荷载为157kN/m，远远超过支架的实际荷载，由此可知支架是稳定的。

4、支架杆立杆的稳定性分析

支架杆的构件为受压构件，为达到整个支架的整体上的稳定性，应对支架立杆的稳定性进行分析和计算，根据计算克得出支架立杆所承受的最大轴力为18.1kN。立杆步矩为1.25m时，其临界荷载为29.2kN。立杆所受到的轴力也远远小于其临界荷载，由此可知立杆也是稳定的。

5、地基的承载力分析

支架立杆所支撑在连续铺设的枕木基础之上，为了防止枕木在桥梁施工过程中不被压入地基，由此应对地基的承载能力进行计算。枕木的受力面积A= 5×0.22m= 1.1(m2)。箱梁端3.9m的范围内支架立杆的间距为60×60cm。若是横向单排的立杆为9.3根，那么地基所承受的全部荷载为P= 18.2×9.3=169.3kN，那么地基的承载力为169.3/1.1= 153.9kPa。在梁两端3.9m范围之外，立杆的间距为90×90cm，计算横向单排立杆为6.5根。那么根据实际的计算可得知，相应的地基承载力应达到250kPa。

参考文献：

[1] 王佃军, 王继学. 桥墩盖梁施工柱箍承载力的理论计算[J]. 科协论坛(下半月), 2009, (10)

[2] 马辰罡. 浅述桥梁桩基设计中桩侧土的负摩阻力问题及湿陷性黄土地区桥梁的桩基设计[J]. 内蒙古科技与经济, 2010, (21)