简析托架张家溪大桥0#块托架设计与施工中专

论文导读：
摘要：0号块是挂篮施工过程中的关键点和难点，所以0号块托架的选择成了影响工程进度及质量的决定因素，本文结合张家溪预应力混凝土连续刚构桥设计与施工，介绍了在墩身预埋牛腿，以Q345的钢带作为主构架系统的0号块托架的设计验算及施工方法，并进行预压实验进行检验，通过实践和计算证明了该方法的可行性，对同类桥梁的施工具有一定的参考意义。
关键词：0号块；连续刚构；应力；位移；托架
我国是有着5000年悠久历史的伟大国家。幅员辽阔，地形多种多样，河流众多；从古至今中国人建设了数以千万计的桥梁，成为华夏文化与交通的重要组成部分。目前的社会发展迅速，人们由于需要也源于：高中英语论文www.7ctime.com
越对桥梁结构的要求来越高，当然伴随着也产生了越来越多得施工方法，挂篮施工是悬臂浇筑法施工中的一种主要施工方法,它不需要架设支架,不使用大型吊机。随着高等级公路建设的飞速发展，对路线指标的要求、造价与路线环境的配合日趋提高，桥梁结构向高墩、大跨、薄壁、轻型、整体的方向发展，特别是在山区由于受地理条件的限制，高墩大跨预应力混凝土连续刚构桥修建得越来越多，与其他方法相比,挂篮施工具有结构轻、拼制简单方便和无压重等优点。0号块作为墩项梁体悬浇的起始块段，具有结构复杂、施工难度大、质量标准高、施工条件差等特点。所以0#段托架选择需根据0号块段混凝土数量的多少，侧面积大小，梁体高低等方面进行选择并按现场实际情况进行优化。由于高墩大跨结构的0号块是控制大桥线形的关键部位，所以它的施工就显得越来越重要。目前有很多人对0号块的托架设计与施工作了很多研究，但由于不同的工程背景就有不同的托架设计，因此，研究0号块托架的设计与施工对同类桥型的托架设计可以提供一定的参考。

一、工程概况

张家溪大桥位于高义口和会展中心站之间，横跨张家溪。张家溪桥的桥跨布置为46+80+46m，结构形式为预应力混凝土连续刚构桥，该桥起始里程为K9+136.454，终点里程为K9+313.294，桥梁全长为172.84m。由于张家溪大桥桥墩较高，施工需采用托架现浇0号块，施工单位设计了托架方案，设计详图见《张家溪大桥0号块施工托架设计图》。为了保证施工的安全，需要对托架受力状况进行分析计算。托架设计简图见图1。

二、计算模型

张家溪大桥托架承载力计算采用大型有限元软件ANSYS建立平面应力模型进行仿真分析，建模过程采用BEAM3单元模拟托架，与桥墩连接处采用铰结。根据设计方案，单边托架共4榀钢架，每榀钢架间隔1.5m。在计算过程中，根据其0号块的对称性，将取中间的其中一榀受力较大的钢架进行模拟，设计模型所取参数见表1，托架计算模型见图2 。共划分93节点，93个单元。根据施工单位提供的荷载，0号块总重611.8吨，箱梁悬挑出来的部分单边总重167.21吨，作用在墩上的总重277.325吨。偏于安全考虑，荷载取值250吨，将其转换为集中荷载作用在托架上，考虑箱梁截面荷载分布的不均匀性，从左至右分别为作用213KN、261KN、235KN124KN的竖向荷载。

图1 托架设计简图图2 托架计算模型

三、计算结果

3.1 托架变形及位移计算结果

在施工过程中，由于0号块的作用，托架会产生一定的变形和位移，运用有限元模型计算，我们提取出托架的最大变形场值，并且提取出托架在X方向的最大位移，Y方向最大位移值及最大转角位移值，如表1。
表1 最大位移值（mm）

通过对表1的分析，可以知道在0号块的作用下，托架产生了水平方向的变形及位移，经过有限元分析得出托架最大水平位移值为

1.17mm,发生部位在斜支撑的中部。

通过对表1的分析， 可以知道在0号块的重力作用下，托架产生了竖向位移及转角位移，经过有限元分析得出托架最大竖向位移值为5.93mm，发生在水平支撑的中部；同时得出托架最大转角位移值为

4.77mm，发生在水平支座的地方。

3.2 托架内力及支座反力的计算

施工过程中，在0号块自重影响条件下，通过有限元分析，提取出托架轴力、剪力及弯矩值，同时对关键节点的分析得到托架支座的反力值见如表2。
表2 应力及支座力

由上图可以知道，通过有限元分析得到托架最大拉轴力为4.18E+05N，发生在水平支撑上，最大压轴力为-5.89E+05N，发生在斜支撑上；得到最大剪应力为-4.26E+05N，发生在水平支撑支座上；得到最大弯矩为

2.44E+05N.m，发生在水平支撑的中间。

四、计算结果分析

4.1 强度验算
根据《钢结构设计规范》拉弯和压弯构件的强度计算式：
。
材料截面信息见表2。
表2 材料截面信息表

在计算中，针对45a工字钢和2[32b槽钢将取组合值最大的进行计算。
对45a工字钢：
对2[32b槽钢：
通过以上计算结果，可以看出强度在规定范围之内，满足设计要求。

4.2 挠度验算

由以上位移云图可知，其最大位移值为

5.945mm，小于规范要求的，即7.5mm。

4.3 稳定性验算

根据《钢结构设计规范》压弯构件整体稳定性的计算公式：
。
满足规范要求。
五 结论
根据施工荷载的实际情况，考虑一定的安全系数，对托架进行了内力计算、变形计算和应力计算。计算结果表明，在整体现浇0号块时强度和稳定性虽然能够满足设计要求，但应力和位移还是偏大，为了安全起见，在此建议托架采用Q345钢材，并在横杆下方增加一竖向支撑，增强结构稳定性。
托架施工中，应注意严格定位预埋件，减小托架安装，减小或消除安装应力对托架的影响。托架安装后需进行荷载试验，对托架的应力、变形进行监测，以保证施工过程的安全性。
参考文献：
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