巴中市麻柳湾大桥建设工程钢箱梁吊装支架方案设计

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摘要：支架结构的强度、刚度、稳定性及抗洪水冲击能力要求是本工程的主要研究课题。本文通过力学检算对支架的结构设计做了较为详尽的阐述，为工程的顺利实施提供了充分的理论依据和技术保障。

关键词：钢箱梁，支架 ， 检算，设计

Abstract: a framework of the strength, stiffness and stability and flood fighting ability request water shock of this project is the main research topic. This article through the mechanics of scaffold by calculating the structure design of a very detailed elaboration, for the smooth implementation of project provides sufficient theoretical basis and technical support.

Keywords: steel box girder, support, by calculating, design

中图分类号： S605+.2文献标识码：A 文章编号

1工程概况

1.1工程概况

巴中市麻柳湾大桥，全桥长431.63m，桥面宽度28m。桥梁基础采用桩基础，引桥下部结构为圆柱式结构，主桥下部结构为花瓶墩。主桥为55m+90m+55m变截面连续钢混组合箱梁。

1.2地质情况

地层岩性桥址段分布第四系全新冲洪积（Q4dl+p）卵石土、粉质土黏土、粉砂土、坡洪积Q4dl+p）松软粉质黏土、粉土，坡残积（Q4dl+p））粉质土、第四系中更新统冰水沉积、上更新统冰水堆积、冲洪积层（Q2fgl）卵石土，下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）泥岩夹砂岩。

2支架设计

2.1支架系统布置

支架系统横桥向共设置6排临时支墩，外侧两排采用φ1.4mC30钢筋混凝土圆柱作吊装系统支撑；其余四排采用φ820×δ10mm螺旋钢管作梁底支撑；支墩间距5.5m、7×3m、5.5m。钢筋混凝土支墩纵向共设置17排；钢管支墩纵桥向共设置15排，均按等间距15m布置。支墩上搭设工字钢和贝雷梁形成支撑平台，龙门吊作吊装设备。

2.2支架结构设计

2.2.1支架基础

支架采用就地浇筑钢筋砼承台作基础；部分覆盖较厚砂卵石土且有水区域采用冲击钻孔灌水下砼成桩作支架基础。承台通过钻孔置筋锚固在基岩上；钻孔桩基嵌岩3～4m。

承台设计为240×240×200cmC30钢筋砼；钻孔桩桩径为1.5m。测量放样基础位置，用手风钻在岩层上打孔，每个基础钻孔100个，孔深2m。在孔眼内置入长3m的φ28钢筋，并用专业锚固药包锚入岩层。钢管立柱下承台顶面预埋一块100×100×2cm钢板预埋件用于连结固定钢管。

2.2.2临时支墩

砼临时支墩柱身侧面预埋钢板并在其上加焊缀板。钢管临时支墩焊接固定于预埋件上，对应砼支墩侧面预埋件高度两侧焊缀板，用于焊接立柱间横向联结系。

2.2.3工字钢横梁

横桥向各排临时墩顶安装一组工字钢横梁。工字钢横梁由4根长36m的I50a工字钢并排焊拼组成。工字钢接头处满焊并在焊缝两侧加焊两块60×45×2cm钢板加强。立柱间采用双[20a槽钢作水平连接和斜支撑。

2.2.4贝雷梁

砼临时墩顶横梁上分别布置3组2排单层普通型贝雷梁。对应钢箱梁底每一道腹板下布置1组3排单层普通型贝雷梁。在龙门吊走行轨道下贝雷梁上按0.5m间距布置I28a工字钢分配梁，以支撑龙门吊走行钢轨。

3支架受力检算

主要计算参数：最重梁段98784.5kg，一台龙门吊自重100t，跨度32m。走行轨道自重60kg/m。贝雷片，长3m，单片重300kg。

3.1龙门吊走行轨道下纵梁检算

3.1.1龙门吊支反力计算

吊点距龙门吊一侧立柱距离最小时为最不利荷载位置。箱梁底宽4.25m，则最小距离为2.125m。则：立柱支反力：F1=[987.8/2×（32-2.125）]/32=461.1KN；轨道支反力：F2=（461.1+1000/2）/2=480.6KN。

3.1.2：纵向贝雷梁检算

吊装走行时，荷载最不利有两种情况：其一，当两台龙门吊相邻支腿同时行至跨中时；其二,当两台龙门吊相邻支腿行至距贝雷梁支点距离最小时。龙门吊集中荷载F=480.6KN；贝雷梁自重荷载G=6KN/m；工字钢分配梁自重荷载：g=2.6KN/m；走行轨道自重荷载：m=0.6KN/m。则纵梁承受荷载：集中力F=468.25KN，均布荷载Q=9.2KN/m。按3跨连续梁计算，受力简图如下：

荷载最不利情况1：

荷载最不利情况2：

采用有限元软件分析计算：最大弯矩-1912 KN•m；最大剪力1018KN;最大支反力1422.4KN。

贝雷梁参数：E=2.1×105Mpa；I=250500cm4；六排单层不加强贝雷梁容许值：[M]=4492.8KN•m；[Q]=1397.8KN。计入1.2的安全系数。

Mmax=1912×1.2=2294.4N•m

3.2梁底支撑纵梁检算

荷载最不利时受力简图如下所示：

最大梁段荷载Q1=987.8KN，贝雷梁自重Q2=3KN/m，则贝雷梁承受荷载：集中力F=987.8/2=493.9KN，均布荷载q=3KN/m。

采用有限元软件分析计算：最大弯矩-1247.2 KN•m，最大剪力539.4KN，最大支反力714KN。

3排单层不加强贝雷梁容许值：[M]=2246.4 KN•m；[Q]=698.9KN。计入1.2的安全系数。

Mmax=1247.2×1.2=1496.6N•m

3.3工字钢横梁检算

纵向贝雷梁检算中最大支反力为714KN。I50a工字钢自重荷载3.7KN/m。按五跨连续梁计算，其受力简图如下：

采用有限元软件分析计算：最大弯矩-787.2 KN•m，最大剪力723.8KN，最大支反力1094.2KN。

Q235钢容许应力：[σ]=158Mpa，[τ]=98Mpa；I50a工字钢参数：W=1860cm3，A=119cm2。计入1.2的安全系数。

σ=M/4W=787.2×1.2×103/（4×1860）=127Mpa

3.4钢管支墩检算

3.4.1钢管支墩稳定承载力检算

由以上计算结果知横向工字钢最大支反力为1094.2KN。φ820×δ10mm螺旋钢管参数：截面积A=254.5cm2 ；惯性矩I=208728.2cm4；单位重199.8kg/m。Q235钢容许应力：[σ]=158Mpa；立柱平均高度H=12m，计入1.2的安全系数，则:

σ=N/A=[（1094200+1998×12）×1.2]/25450=44Mpa

3.4.2钢管支墩抗流水压力计算

根据水文资料，设计流速：V=2.7m/s，阻水面积A=0.82×12=9.84m2，圆柱形状系数K=0.8 ，水重力密度γ=10KN/m3 。则流水压力标准值：Fw=KA（γV2/2g）=0.8×9.84×（10×2.72/2×9.8）=29.3KN。合力作用点位于设计水位线下0.3倍水深处，则钢管立柱弯矩：M=2/3HFw=2/3×12×29.3=234.4 KN•m，W=[3.14×（0.823-0.83）]/32=3.86×10-3m3，σ=M/W=60.7Mpa

4结束语

此支架法用于类似工程施工时，根据梁节段实际划分情况还具有相当的优化空间。应当充分考虑施工条件，仔细研究梁体形式及节段划分，合理利用资源，做到支架方案的设计最优化。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。