现浇门式框架桥墩框横梁支架设计及应用

摘要：通过对罗家溪特大桥门式框架墩支架的设计、检算的详细讲述，着重介绍钢管支架结构设计原理和检算过程，给今后现浇结构钢管支架设计、检算、应用提供参考。

关键词：现浇横梁支架设计检算 应用

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

工程概况

罗家溪特大桥位于浙江省衢州市龙游县境内，全长6254.965m，中心里程DK204+679.703。该桥于DK202+638.11处跨龙游县城市自来水供水管道，管道与线路交角63°，设计采用门式框架墩跨越自来水管道。

门式框架墩由横梁、墩柱、承台以及桩基四个部分组成。门式墩横梁为预应力混凝土结构，其长度为27.5m，顺桥向宽度为3.0m，高度为3.3m，与墩柱相连接的部分加厚至3.8m，墩柱截面形式为2.8×2.8m。单根横梁重765t。

2、支架设计

根据门式墩高度及横梁重量以及现场条件综合考虑，支架采用四等跨布置，立柱采用φ630mm（δ=8mm）钢管，将两端钢立柱支立在桥墩柱承台上，中跨立柱支墩采用φ125cm钻孔桩。钢立柱上设卸落砂箱及I56b工字钢横梁，横梁以上从下到上依次设置56b工字钢分配纵梁、I16、I12工字钢（调节高度）、10×10方木分配横梁、竹胶板底模。其支架设计图如下：

3、支架设计检算

3.1纵向分配梁为I12a工字钢检算（纵向分配梁在底板下为I16工字钢间距为0.5m）

1)I12.6工字钢截面系数：截面面积：A=26.1cm2；理论重量：M=20.5Kg/m；X-X惯性矩：I=488cm4；截面系数：W=77cm3；弹性模量：E=2.1×105MPa；强度容许值：[σ]=145Mpa

2）计算荷载：人群机具：q1=2.0KN/m2；混凝土：q2=3.3×27=89.1KN/m2；倾倒：q3=1.0 KN/m2；振捣：q4=2.0KN/m2；底模自重：q5=15kg/m2=0.15KN/m2；方木自重：q6=3.0kg/m2=0.3 KN/m2；其他荷载：不考虑。

3）设计检算（按照二等跨连续梁均布荷载考虑）

q ={（q1+q3+q4）×1.4+（q2++q5）×1.2}×0.2={（2.0+1.0+2.0）×1.4+（89.1+0.3+0.15）×1.2}×0.5=57.2KN/m

Mmax=-0.125×ql2=-0.125×57.2×0.52=-1.8KN·m

σ=Mmax/W=1.8×1000/77=23.3Mpa＜[σ]=145Mpa最大剪力V=-0.625×ql=17.8KN

τ=FSz/Iz×d=17.8×1000/(10.8×10-2)×(5×10-3)=33.1Mpa

挠度f=Kw×ql4/100EI=0.521×57.2×1000×0. 54÷(100×E×4.88×10-6)=0.02mm＜[f]=L/400=1.2mm

3.2横向分配梁为I16工字钢检算（横向分配梁在底板下I56工字钢，跨度0. 6m）

1）I16工字钢截面系数：截面面积：A=26.1cm2；理论重量：M=20.5Kg/m；X-X惯性矩：I=1127cm4；截面系数：W=141cm3；弹性模量：E=2.1×105MPa；强度容许值：[σ]=145Mpa。

2）设计荷载：q1~q6同上，I12a工字钢自重：q7=14.2kg/m=1.42KN/m

3）设计检算（按照二等跨连续梁均布荷载考虑）

q ={（q1+q3+q4）×1.4+（q2++q5）×1.2}×0.2={（2.0+1.0+2.0）×1.4+（89.1+0.3+0.15）×1.2}×0.6+1.42=57.2+1.42=58.6KN/m

Mmax=-0.125×ql2=-0.125×58.6×0.62=-2.64KN·m

σ=Mmax/W=2.64×1000/141=18.7Mpa＜[σ]=145Mpa最大剪力V=-0.625×ql=21.98KN

τ=FSz/Iz×d=21.98×1000/(1127×10-2)×(6×10-3)=32.5Mpa

挠度f=Kw×ql4/100EI=0.521×58.6×1000×0. 64÷(100×E×1.127×10-5)=0.017mm＜[f]=L/400=1.5mm

3.356b工字钢纵梁(7根56b工字钢，间距为50cm)

1）设计荷载情况：钢筋混凝土：q1=27×3.3×3=267.3KN/m；模板：q2=0.2×3.3×2+0.2×3=1.92KN/m；人群机具：q3=2.0×3=6KN/m；倾倒：q4=1.0×3=3KN/m；振捣：q5=2.0×3=6KN/m；方木：q6=3.87×0.1×0.1×8×1/0.2=1.55KN/m；工字钢自重：q7=1.15×7+1.42×7=17.9KN/m

2）设计检算（四等跨连续梁计算）：荷载组合分项系数为恒载：1.2、活载：1.4，则q=（q1+q2+q6+q7）×1.2+（q3+q4+q5+q8）=358.4KN/m。采用结构力学计算器结果如下：

I56工字钢弯矩图6工字钢剪力图

内力计算结果如下，杆端内力值( 乘子 = 1)

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杆端 1杆端 2 --------------------------------------------------------------------------------------------

单元码轴力 剪力弯矩轴力 剪力弯矩

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10.00000000 677.248000-0.00000000 0.00000000 -1046.65600-888.426240

20.00000000 923.520000-888.426240 0.00000000 -800.384000-592.284160

30.00000000 800.384000-592.284160 0.00000000 -923.520000-888.426240

40.00000000 1046.65600-888.426240 0.00000000 -677.248000 0.00000000

由此得出：最大弯矩为2#和4#钢管，M2=M4=-888.43KN.M；3#钢管弯矩为M3=-592.28 KN.M；1#钢管和5#钢管弯矩为M1=M5=-592.28 KN.M M(1)=M(4)=639.67 M(2)=M(3)=296.14