5-2鋼橋子項目2：簡支鋼箱拱梁組合橋支架分析

1、5-2 鋼橋子工程 2：簡支鋼箱拱梁組合橋支架分析?四線兩跨高速鐵路鋼箱系桿拱橋安裝工藝?主要完成單位：分報告二 支架結(jié)構(gòu)分析 中國 水電建設(shè)集團(tuán)鐵路建設(shè)中國水利水電第十一局工程有限公 司西南交通大學(xué)目錄1概述 11.1 臨時支架結(jié)構(gòu)及其發(fā)展 . 11.2 鋼結(jié)構(gòu)強度理論研究現(xiàn)狀 31.3 鋼結(jié)構(gòu)的剛度研究 41.4 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀和分析理論 41.5 本文研究的工程背景 52 支架總體設(shè)計方案及計算內(nèi)容 72.1 支架初步設(shè)計 72.2 支架總體方案 102.2 主要計算內(nèi)容 123 支架有限元模型及荷載 133.1 作用在支架上的荷載研究 133.2 有限元模型的建法3.3 支架結(jié)構(gòu)

2、計算方. 183.4 結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性驗算 184.計算結(jié)果 214.1工況1 拱腳段鋼箱梁吊裝 214.2工況2 第二標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝 244.3工況5 第五個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝 254.4工況8 第八個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝 264.5工況12 第十二個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝 284.6工況16 最后一個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝前 294.7工況17 鋼箱梁全部吊裝完成 304.8 工況 18 拱腳段拱肋安裝后 314.9 工況 19 第一段拱肋安裝后 324.10 工況 20 第二段拱肋安裝后 344.11 工況 21 第三段拱肋安裝后 364.12 工況 22 拱肋合攏前一階段 384.13 門架系統(tǒng) 414.14 計算

3、總結(jié) 415. 穩(wěn)定性計 466. 梁頂測量數(shù)據(jù)分析 486.1 12-13 跨梁頂測量數(shù)據(jù) 486.2 12-13 跨梁頂處理后的數(shù)據(jù) 526.3 13-14 跨梁頂測量數(shù)據(jù) 576.4 13-14 跨梁頂處理后的數(shù)據(jù) 597. 鋼箱梁支架根底測量數(shù)據(jù)分析 657.1 12-13跨支架沉降數(shù)據(jù)分析 657.2 13-14跨支架沉降數(shù)據(jù)分析 638. 支架沉降數(shù)據(jù)分析結(jié)論 681 概述1.1 臨時支架結(jié)構(gòu)及其開展橋梁結(jié)構(gòu)分為建設(shè)階段和使用階段， 設(shè)計者通常比擬重視橋梁結(jié) 構(gòu)在使用階段的平安問題， 而容易無視建設(shè)階段的各種相關(guān)結(jié)構(gòu)的安 全問題。在實際運行當(dāng)中， 橋梁在使用年限中很少遇到設(shè)計中的最

4、大 荷載，反而在施工中常因支撐結(jié)構(gòu)承載力能力缺乏等而引發(fā)意外的倒 塌事故。橋梁施工中由于主體結(jié)構(gòu)體系不斷變化， 由于施工的需要或 為了保證結(jié)構(gòu)局部、 整體的穩(wěn)定性而設(shè)計各種臨時輔助結(jié)構(gòu)參與工作。 把橋梁施工完成后被撤除的設(shè)備稱作臨時結(jié)構(gòu)物。隨著科學(xué)技術(shù)的開展， 臨時支架結(jié)構(gòu)單位長度的重量減輕， 用鋼 量減少，從而大大提高了經(jīng)濟效益， 推進(jìn)橋梁結(jié)構(gòu)向大跨度和輕型化 開展。在施工中，施工技術(shù)人員和監(jiān)理人員往往只憑經(jīng)驗或局部驗算 支架結(jié)構(gòu)強度來搭設(shè)， 因而在橋梁施工過程中存在著相當(dāng)大的事故隱 患，對跨濟兗公路特大橋 2-96m 簡支鋼箱拱梁組合橋拼裝施工過程中 的臨時支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的強度、 剛度和

5、穩(wěn)定性計算及研究很有必要 性。1.1.1 倒塌事故工程實例及原因分析 國內(nèi)外曾屢次發(fā)生橋梁倒塌、 支架倒塌等重大工程事故， 造成了 慘痛的傷亡和財產(chǎn)的巨大損失，社會影響極為惡劣。例如 :1 1907 年，加拿大魁北克大橋在施工中受到破壞，懸臂的受壓 下弦失穩(wěn)造成 9000t 鋼結(jié)構(gòu)全部墜入河中，橋上施工人員 75人遇難。2 1875 年，俄羅斯的克夫達(dá)敞開式橋因上弦壓桿失穩(wěn)而引起全 橋破壞。3 1925 年，前蘇聯(lián)的莫茲爾橋試車時由于壓桿失穩(wěn)而發(fā)生事故。4 1970 年，澳大利亞墨爾本附近的西門橋在架設(shè)拼攏整孔左右 兩半時，上翼板在跨中央失穩(wěn)，導(dǎo)致 112m 的整跨倒塌。5 1990 年 10

6、 月 27 日，貴州仁懷縣茅臺橋施工過程中，拱體發(fā) 生倒塌，造成 4 人死亡，重傷 8 人。6 1990 年 12 月 1 日，貴州銅仁市魚梁灘橋梁倒塌，造成 37 人 死亡， 31 人重傷的特大事故。7 1992 年 1月 8 日，湖南源陵縣黃頭大橋倒塌， 造成 14人死亡， 9 人重傷。18 1996 年 12 月廣東韶關(guān)坪乳公路白橋坑特大橋施工中， 支架發(fā) 生過大彎曲變形，最終倒塌，造成 32 人死亡，59 人受傷的重大事故。9 2002 年 6 月 8 號，即將竣工的湖南株洲石峰大橋施工現(xiàn)場主 橋和河?xùn)|引橋連接處龐大的支模鋼管倒塌， 正在上方施工的工人隨著 幾百噸重的現(xiàn)澆箱梁，自 18

7、 米的高空墜下，造成 1 人死亡，至少 10 人受傷。10 2003 年 4 月 10 日，距剛修好不久的“黃河第一龍門吊幾 十米處約 30 米高的輔助支架轟然倒塌，倒塌面積近百平方米。人員 傷亡情況不祥。由以上案例， 可以看出倒塌事故的發(fā)生率比擬高， 造成的后果相 當(dāng)嚴(yán)重。究其原因，橋梁倒塌多是因受壓失穩(wěn)。 臨時支架倒塌的原因， 主要有以下幾個方面 :(1) 臨時支架結(jié)構(gòu)的臨時性，其重要性常被忽略。(2) 缺少各種施工荷載下的受力分析及驗算 ;在進(jìn)行計算時，其計 算簡圖采用鋼結(jié)構(gòu)的鉸接節(jié)點， 各桿端交于一點， 但實際節(jié)點存在一 定的偏心，也存在一定的彎矩。(3) 管理不善； 許多生產(chǎn)廠家為搶

8、占市場， 低價競爭，生產(chǎn)的桿件 不合格；一些施工企業(yè)為減少費用， 對許多己經(jīng)屢次使用的桿件仍舊 使用，而桿件截面和慣性矩減少很多；施工現(xiàn)場管理混亂，操作人員 未嚴(yán)格按設(shè)計要求安裝和撤除桿件等等。(4) 支架結(jié)構(gòu)強度缺乏、 穩(wěn)定性差。 桿件質(zhì)量不保證， 材料銹蝕或 磨損嚴(yán)重，有的局部彎曲或開焊。(5) 隨著所承受的結(jié)構(gòu)自重荷載增加， 支架承受的豎向荷載越來越 大，造成支架結(jié)構(gòu)破壞。1.1.2 臨時支架在橋梁施工中的應(yīng)用臨時支架、 臨時墩在橋梁施工過程中發(fā)揮著重要作用， 已建的蘇 塘特大橋、哈爾濱尚志大橋連續(xù)鋼梁橋、湖南省邵陽市西湖大橋、珠 江大橋西橋、廣西南寧大橋、湖南衡山湘江公路大橋、湖北鄂黃

9、長江 公路大橋、荊州長江公路大橋混凝土斜拉橋、鄂黃長江公路大橋、太 平溝大橋等均在施工過程中設(shè)置了臨時支架、 臨時墩。已建成的蘇通 大橋在邊跨合龍跨設(shè)置臨時墩，在邊墩、輔助墩設(shè)置了臨時支架。臨時支架結(jié)構(gòu)在橋梁施工中發(fā)揮著重要作用，概述如下 :1. 確保橋梁結(jié)構(gòu)施工平安。2. 頂推施工中，因?qū)Я旱拈L度受限，增設(shè)臨時墩，將通航主跨都轉(zhuǎn)化為頂推跨徑， 節(jié)省上部構(gòu)材料用量， 墩身支架分單側(cè)臨時支撐和 兩側(cè)臨時支撐，減小實際架設(shè)跨徑，2增大墩身剛度。3. 頂推時，橋梁會產(chǎn)生交替應(yīng)力，當(dāng)跨徑較大時，在橋墩間設(shè)置 臨時墩，可抗傾覆，減小梁懸臂負(fù)彎矩，減小橋梁的施工內(nèi)力，而墩 旁臨時支架那么和主墩共同承受施工

10、的不平衡彎矩。4. 當(dāng)邊孔跨徑比中孔跨徑大的橋梁或在 T 形鋼架橋上，設(shè)置臨時 墩將邊孔跨徑內(nèi)的支架減至最少。5. 預(yù)防外力 例如臺風(fēng) 對懸臂狀態(tài)的梁體的影響。6. 保證通航和江中鋼構(gòu)件安裝的平安與可靠性。7. 臨時墩、臨時支架可保證橋梁體系轉(zhuǎn)換平安性。1.1.3 臨時結(jié)構(gòu)分析的必要性 在大跨橋梁施工過程中設(shè)置臨時墩、臨時支架十分必要。同時， 臨時墩、輔助墩臨時支架屬于大型鋼結(jié)構(gòu)， 在使用過程中的受力很復(fù) 雜，其自身的平安問題將直接關(guān)系到整個大橋的施工平安，因而，對 拱橋主橋鋼箱梁吊裝施工中的臨時支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析， 了解臨時 結(jié)構(gòu)的受力行為具有十分重要的工程意義。1.2 鋼結(jié)構(gòu)強度理論研究

11、現(xiàn)狀1.2.1 強度及強度理論概念 強度問題是指結(jié)構(gòu)或單個構(gòu)件在穩(wěn)定平衡狀態(tài)下由荷載所引起 的最大應(yīng)力是否超過建筑材料的極限強度， 因此是一個應(yīng)力問題， 對 于大局部結(jié)構(gòu)，常以未變形的結(jié)構(gòu)作為進(jìn)行分析即可獲得足夠精確的 結(jié)果，不考慮變形對外力效應(yīng)的影響， 所得的變形與荷載呈線性關(guān)系， 這種分析方法為一階分析， 疊加原理普遍適用。 材料強度是保證各種 工程結(jié)構(gòu)平安使用的一個最重要的根本條件。實踐說明，材料的破壞形式根本上可以分為脆性斷裂和塑性屈服 兩大類。長期以來，人們針對這兩類破壞形式，提出兩類關(guān)于材料在 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生強度破壞的假說， 通常稱為強度理論。 解釋材料 發(fā)生脆性斷裂的理論主要

12、包括最大拉應(yīng)力理論 第一強度理論 和最大 伸長線應(yīng)變理論 第二強度理論 ；解釋材料發(fā)生塑性屈服的理論包括 最大剪應(yīng)力理論 第三強度理論 和歪形能理論 第四強度理論 等。第一強度理論假設(shè) :最大拉應(yīng)力 ?1 是引起材料脆斷的主要因素。 即不管材料處于何3種應(yīng)力狀態(tài)，只要單元體中的最大拉應(yīng)力 ?1 到達(dá)材料在單向拉 伸試驗下發(fā)生脆斷時的極限拉應(yīng)力值？b,材料就會發(fā)生脆斷破壞。第二強度理論假設(shè) :最大伸長線應(yīng)變 ?1 是引起材料脆斷的主要因 素。第三強度理論假設(shè) :最大剪應(yīng)力 ？max 是引起材料屈服的主要因素。 第四強度理論假設(shè) :歪形能密度 ud 是引起材料屈服的主要因素。1.2.2 強度理論的

13、研究現(xiàn)狀 強度理論研究雖然十分重要，但進(jìn)展卻十分緩慢。 20 世紀(jì)，工程強度理論的研究有三次重大突破。第一次是將 20 世紀(jì)初的單剪強 度理論推進(jìn)為八面體剪切強度理論 或三剪強度理論 ；第二次是從八 面體剪切強度理論推進(jìn)為雙剪強度理論， 這三者分別形成了外凸理論 的下限、居中和上限； 第三次是將適用于某一類材料的各種單一強度 理論推進(jìn)為可以適用于多種材料的統(tǒng)一強度理論。1.3 鋼結(jié)構(gòu)的剛度研究 對大多數(shù)構(gòu)件，為保證正常工作，除了滿足強度條件之外，對其 剛度也要有一定要求。即要求工作時構(gòu)件的變形或某一截面的位移 最大位移或指定截面處的位移 不能超過規(guī)定的數(shù)值。即 ?式中，為計算得到構(gòu)件工作時的實

14、際變形或位移，為許用即人為規(guī)定的 變形或位移。它們可以是線位移，也可以是角位移， 根據(jù)構(gòu)件的具體受力情況而定。 對軸向拉壓桿， 是指軸向變形或位 移u;對受扭的軸，為兩指定截面的相對扭轉(zhuǎn)角？或單位長度扭轉(zhuǎn)角？，即角位移；對于梁，指撓度？或轉(zhuǎn)角？。1.4 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀和分析理論 橋梁失穩(wěn)事故的發(fā)生促進(jìn)了橋梁穩(wěn)定研究的開展， 與橋梁結(jié)構(gòu)相 關(guān)的穩(wěn)定理論已有悠久的歷史。早在 1744年，歐拉L.Eular就提出了 壓桿穩(wěn)定的著名公式，進(jìn)行了彈性壓桿屈曲的理論計算。此后，彭加 瑞A.Poi ncare, 1885明確了穩(wěn)定概念，并推廣到流體力學(xué)的層流穩(wěn)定 問題中，即穩(wěn)定分支點的概念。恩格塞En

15、gesser和卡門Karman等根 據(jù)大量中長壓桿在壓曲前己超出彈性極限的事實， 分別提出了切線模 量理論和折算模量理論。 普蘭特爾和米歇爾幾乎同時發(fā)表了關(guān)于梁側(cè) 傾問題的研究成果。4近代橋梁工程中由于采用了薄壁輕型結(jié)構(gòu)， 又為穩(wěn)定問題提出了 一系列新的課題。瓦格納H.Wagner1929及符拉索夫等人關(guān)于薄壁桿 件的彎扭失穩(wěn)理論，證明其臨界荷載值大大低于歐拉理論的臨界值， 同時又不能用分支點的概念來解釋， 因而引入了極值點失穩(wěn)的觀點以 及跳躍現(xiàn)象的穩(wěn)定理論。20世紀(jì) 40年代以來，北美、歐洲、日本等相繼成立了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 問題的國際性研究機構(gòu)， 對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題進(jìn)行了大量的理論與實驗研 究，并對結(jié)

16、構(gòu)設(shè)計計算方法加以不斷的改良。 中國學(xué)者錢學(xué)森在薄殼 穩(wěn)定方面， 李國豪在橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論方面也都做出了重要奉獻(xiàn)。 此 后，橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論結(jié)合各種形式的荷載、 支承情況和結(jié)構(gòu)構(gòu)造得 到了不斷的開展， 特別是電子計算機的問世開拓了這方面分析研究的 領(lǐng)域，例如含塑性變形和剩余應(yīng)力的構(gòu)件以及彈塑性的龐大桿件系統(tǒng) 如桁梁等的穩(wěn)定問題。70 年代李國豪把桁梁化成連續(xù)的截面可變形箱梁，研究了桁梁 橋的側(cè)傾穩(wěn)定問題并提出了桁梁側(cè)傾穩(wěn)定分析的有限元法。 最近幾十 年來，很多學(xué)者對桿系結(jié)構(gòu)的非線性大撓度理論和初始后屈曲理論作 了大量研究工作， 同時考慮了幾何非線性和物理非線性的結(jié)構(gòu)極限承 載力的研究取得了很多

17、成果，并在工程中得到應(yīng)用。穩(wěn)定問題是研究結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在荷載和其他作用的影響下處于的 某種平衡狀態(tài)是否穩(wěn)定的問題。 鋼結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)現(xiàn)象是多種多樣的， 就 其性質(zhì)而言，可以分為平衡分岔失穩(wěn)、極值點失穩(wěn)、躍越失穩(wěn)三類。 鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的計算方法有平衡法、能量法、動力法、有限元法四 種。幾何非線性理論中，T.L列式和U丄列式是拉格朗日關(guān)于參照描述 和相關(guān)描述的方法。 理論上講， 這兩種方法均可用于各種幾何非線性 分析，拉格朗日列式適用于各種大位移、 中等轉(zhuǎn)角和小應(yīng)變等幾何非 線性問題，其中U丄列式還適用非線性大應(yīng)變分析、彈塑性徐變分析， 可以追蹤變形過程的應(yīng)力變化。本文在對臨時支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行第二類穩(wěn)定分析時

18、采用Von Mises 屈服準(zhǔn)那么與各向同性強化模型。1.5 工程背景跨濟兗公路特大橋 2-96m 簡支鋼箱拱梁組合橋， 是京滬高速鐵路 的重點控制工程。 簡支鋼箱拱梁組合橋的設(shè)計由于受橋下公路凈高和 引入濟南站線路坡度的控制， 橋梁結(jié)構(gòu)高度受到了嚴(yán)格限制， 因此設(shè) 計采用下承式簡支鋼箱拱梁組合橋。 由于是一次建成并行四線， 結(jié)合 本鋼橋結(jié)構(gòu)形式， 在國內(nèi)尚屬首例， 建成后將成為濟南西大門的景觀 橋。5 本橋結(jié)構(gòu)體系分為鋼箱拱、鋼箱梁、拱肋橫撐、吊桿索及錨點構(gòu) 造、兩端支座、兩端橫向限位裝置及現(xiàn)澆混凝土橋面板。計算跨徑 96m,鋼箱梁長98m,橋面總寬25.7m,兩主拱間中心距11.68m。主

19、 拱米用變截面鋼箱拱，矢咼19.2米，跨徑96m，矢跨比1: 5,兩主 拱間中心距11.68m，拱腳處與主梁固結(jié)。兩拱肋通過 5道鋼箱橫撐 連接，共分為11個節(jié)段，其中包括拱腳段、標(biāo)準(zhǔn)段K撐段、一字 撐段及無橫撐段、合攏段拱頂段。吊桿索水平投影間距為 5m。拱肋理論拱軸線米用二次拋物線， 實際拱軸線以折代曲， 兩折線 交點為吊索中心線與理論拱軸線交點， 折線間米用圓弧過渡。 拱肋吊 索處拱咼線為兩折線間的角平分線， 吊索處拱咼按此處距拱頂理論拱 軸線長度與 1/2 理論拱軸線長度的比值內(nèi)插計算，吊索處拱咼、拱咼 線與拱軸線夾角確定后， 取拱咼線上下端點的連線從而確定拱段形狀。拱肋箱型截面頂、底

20、腹板板厚均為 32mm，箱寬1200m m,高度 由跨中處2800mm變化至拱腳處5500mm。頂板與底板均設(shè)置兩道加 勁肋，間距600mm。腹板那么由腹板中心往兩側(cè)按 700 mm間距布置。 腹板加勁肋與段內(nèi)實際拱軸線平行布置,折線間距用圓弧過渡。主梁采用梁高3m等截面單箱九室截面，頂面寬度 25.7m，底寬 22.5m，橋面采用正交異性橋面板構(gòu)造。每一縱向節(jié)段均設(shè)置兩道橫 肋，一道吊桿索錨固用隔板。拱腳段鋼梁縱向長度為11.5m，橫向分為 5 段。正交異性板由16mm的橋面板，縱向“ U-肋、橫隔板及橫肋組 成?！癠-肋間距600mm，板厚8mm。無列車荷載作用的箱室及翼 緣橋面板由板肋加

21、勁。拱腳段拱肋對應(yīng)箱室頂板厚度為32mm。箱室內(nèi)共設(shè)置 10 道腹板，其中每線中心線處均設(shè)置一道腹板， 標(biāo)準(zhǔn)段主梁腹板厚度為16 mm，每道腹板單側(cè)均設(shè)置兩道板肋加勁。拱腳段對應(yīng)拱肋的四道腹板厚度為 40mm。標(biāo)準(zhǔn)段底板板厚為16 mm, 設(shè)置板肋加勁。 拱腳段除拱肋對應(yīng)箱室底板厚度為 32mm 外，其余部 分板厚為16 mm。箱室內(nèi)拱肋間距1600 mm,橫肋與橫隔板間距為 1700 mm。橫肋及橫隔板板厚為16 mm，支點處橫隔板板厚32mm。 兩拱肋間共設(shè)置五道箱型橫撐,其中兩道 K 撐,三道一字撐,一字撐 斷面尺寸為1420X 1500 mm, K撐斜腿截面為1378X 420 mm,

22、 字 腿截面為1420X 1500 mm。6本文在跨濟兗公路特大橋 2-96m 簡支鋼箱拱梁組合橋拼裝施工 根底上,考慮影響臨時支架結(jié)構(gòu)平安性的不利因素, 對各不利工況下 的臨時進(jìn)行彈性計算分析,研究臨時結(jié)構(gòu)受力、變形、強度、穩(wěn)定性 能,找到可能的最不利工況,指導(dǎo)施工的順利進(jìn)行。研究以分析臨時結(jié)構(gòu)的靜力空間作用性能為主, 通過通用有限元 分析軟件 ANSYS10. 0建立臨時支架的三維空間模型,對拼裝過程中臨時支架剛 度、強度、穩(wěn)定性進(jìn)行驗算。對臨時支架進(jìn)行強度、剛度、穩(wěn)定性研 究,了解其受力行為具有深遠(yuǎn)的工程意義,可確保大橋的順利施工, 從而大大推動世界橋梁的開展和建設(shè)。 此外,可為今后深入

23、研究各種 鋼結(jié)構(gòu)的空間作用問題提供有益的參考。2 支架總體設(shè)計方案及計算內(nèi)容2.1 支架初步設(shè)計支架初步設(shè)計針對不同部位、 工況、重量、跨路與否、地基形式， 選擇立柱的形式 ;針對不同坡度，選擇橫系桿形式：針對支架沉降要 求，選擇不同的地基處理方式。2.1.1 拱肋支架立柱的選擇拱肋高度為19.2m，高度與橫斷面寬度之比遠(yuǎn)大于 2,根據(jù)?建筑結(jié)構(gòu)荷載標(biāo)準(zhǔn)?GB50009-2001查得濟南根本風(fēng)壓為 0.45 kN /m2,不宜選擇滿堂支架，采用鋼管立柱。初步擬定鋼管直徑為426 X10mm。根據(jù)?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)? GB 5001L2003按除GJ節(jié)段的最重節(jié)段G3高度計算：A=13062mm2

24、,i=147.1mm,l=14152mm,入=l/i=96<150,查表：=0.668G3節(jié)段重498 kN,考慮不同根數(shù)立柱平分拱肋重力，通過上式 平面內(nèi)失穩(wěn)公式試算之后只考慮了水平推力，B mx取1, 一段拱 肋需 4 根立柱。鋼箱梁下部支架立柱的選擇1 受力分析 1 . 碗扣式腳手架碗扣式腳手架鋼管規(guī)格為48X 3.5mm,最密的布置按步距60cm，間、排距60cm布置，根據(jù)?建筑施工碗扣式腳手架平安技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?JGJ166-200時算：貝打入=l/i=60/1.58=37.97查表：=0.896每根立柱F=(T A=0.896X 205X 489=89819.52N=89.

25、8kN滿堂支架每平米的承載能力為：P仁F/S=89.8/(0.6X0.6)=249.444kN /m2每平米最重節(jié)段為GJ節(jié)段，需要的承載能力為：P2=1.2X 898.39/ (11.465X 2.644)=35.583 kN /m28P1> P2,滿堂支架可以滿足要求。( 2)鋼管立柱：根據(jù)?鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)? GB 50017-2003考慮使用現(xiàn)場較多的559鋼管柱(壁厚10mm),最高按6m計 算：A=17239mm2,i=194.1mm,l=6000mm,入=l/i=31,查表：© =0.961,一根鋼管的容許承載力為F=A =0.968X 215X 17239=358

26、7780N=3587.78kN考慮一個梁段至少需要兩根才能保證在安裝時保持穩(wěn)定， 因此每個梁段設(shè)置兩根559鋼管柱兩根鋼柱最不利時承受的荷載為 L1、L2梁段重力的一半545 kN, 可以滿足要求。2門洞設(shè)置對支架立柱選擇的影響 鋼箱系桿拱橋下部支架橫穿經(jīng)十西路及高速匝道, 需設(shè)置行車門洞。由于經(jīng)十西路是濟南市主干道,車流量極大,支架不能占用過多 道路,采用滿堂支架很難在此設(shè)置足夠的寬度保證箱梁的安裝。3地基對支架立柱選擇的影響 鋼箱系桿拱橋下部支架分別位于公路、 綠地、基坑回填等不同類型的根底上,幾種根底的承載力和含水率均不相同,在鋼箱安裝時, 支架將力傳到地基之后會造成根底的不均勻沉降,

27、對于滿堂支架較危 險,且鋼梁在焊接前無應(yīng)力狀態(tài)的高程無法調(diào)整。采用鋼管作為 支架立柱,能設(shè)置牛腿對鋼橋線型進(jìn)行調(diào)整。綜上,鋼箱梁下部支架采用鋼管柱最優(yōu)。2.1.3 支架根底的選擇根底采用條形根底, 對于不同部位的立柱根底, 將每根立柱所受 的荷載乘以 2 的偏載系數(shù)之后除以本段地基的承載力, 得出支架根底 的最小面積,初步選定在拱腳段采用5.5*1.0*0.6m 方形預(yù)制塊作為根底, 在綠地采用 2m*2m*0.3m 方 形預(yù)制塊作為根底,在公路上采用 10.5m*1m*0.6m 的條形預(yù)制塊做 根底。假設(shè)鋼管立柱傳給條形根底的壓應(yīng)力按 45°在根底中傳播，最 長邊均大于630mm+

28、根底厚度x 2,可以認(rèn)為條形根底是受彎構(gòu)件， 需配置抗彎鋼筋及抗剪鋼筋。2.1.4 鋼箱下部支架縱向系桿的選擇由于鋼橋存在 1.35%的坡度，因此整個鋼橋承受 1011.659 kN 的 水平推力，由于根底采用預(yù)制塊放置，抗滑動能力較弱，因此考慮采 用 4 根 20a 槽鋼縱向連接，并支撐于橋墩上。每根槽鋼需承受 253 kN 水平推力，按穩(wěn)定性公式計算最弱的 y 軸均能滿足要求，能有效防止根底的滑移。2.2 支架總體方案本橋采用支架原位拼裝架設(shè)方案。 在公路上搭設(shè)支架， 吊裝鋼箱 梁，之后在鋼箱梁上搭設(shè)拱肋支架。 支架均采用螺旋鋼管作為臨時支 墩?？傮w布置見圖 3-1、3-2。鋼箱梁臨時支墩

29、采用559x 10mm鋼管，橫橋向分為左右側(cè)兩 組，每組 4 根，第一排支架處加密為 5 根。每組鋼管橫橋向采用 20a 槽鋼交叉連接 圖 3-3。臨時支墩的根底采用條形整體根底和獨立基 礎(chǔ)兩種形式圖 3-3、3-4，其中跨濟兗公路采用條形根底尺寸為 10.5X ix 0.6m,跨京福匝道采用獨立根底尺寸為 2x2x 0.3m。 鋼管支墩每排間距5m,第一排鋼管支墩距離支座11.5m。由于在施 工過程中， 支架下方不能中斷行車， 因此縱橋向鋼管之間只能在上部 縱向連接,下部無法連接?？缇└Ｔ训啦捎瞄T架方式通過見圖3-5。部鋼箱梁安裝焊接完成后, 在鋼箱梁上搭設(shè)拱肋吊裝支架。 每 半跨單片拱肋下

30、設(shè)5個臨時支墩。支墩采用426X 10mm螺旋鋼管。 每個支墩由4根鋼管組成，鋼管縱向間距均為3.3m,橫橋向間距4.0m 每個臨時支墩鋼管縱橫向采用20a槽鋼連接。支架頂部安裝分配梁及 拱調(diào)整設(shè)施,形成上層操作平臺。鋼管與鋼箱梁之間采用焊接。支架平面布置方案示意圖10圖 3-1 支架立面布置方案示意圖注:1、圖中尺寸以 cm 計 .圖 3-2 路基支架根底橫橋向布置示意圖圖 3-3 條形整體根底橫橋向布置示意圖11圖 3-4 綠化帶支架根底橫橋向布置示意圖圖 3-5 跨京福匝道門架系統(tǒng)布置示意圖施工支架全景2.2 主要計算內(nèi)容12主要計算內(nèi)容如下：1 、檢算施工支架的剛度 變形 情況。2、施

31、工支架的應(yīng)力情況。3、施工支架的穩(wěn)定情況。3 支架有限元模型及荷載3.1 作用在支架上的荷載研究3.1.1 荷載種類1) .垂直荷載：吊裝的鋼箱梁自重、 支架自重、 施工人員和施工料 具等行走運輸或堆放的荷載等。2) .水平荷載： 風(fēng)荷載、 地震荷載以及其它可能產(chǎn)生的荷載， 如雪 荷載、冬季保溫設(shè)施荷載等。3.1.2 荷載計算的一般規(guī)定1).永久荷載 :在使用期間數(shù)值無明顯變化的支架桿件自重和箱梁 自重。箱梁自重和支架的重量通過程序自動計算， 由于模型中對拼接 板等未予以考慮， 所以在通過修正系數(shù)修正模型的自重， 使模型自重 和實際相符合。2).可變荷載： 在臨時支架使用期間數(shù)值有顯著變化的荷

32、載， 如施 工荷載、風(fēng)荷載等。(1)風(fēng)荷載：風(fēng)是空氣相對于地球外表的流動，主要是由太陽 輻射熱對地球外表大氣的不均勻加溫所引起的。 當(dāng)風(fēng)受到結(jié)構(gòu)物阻礙 時，它的局部動能將轉(zhuǎn)化為作用在結(jié)構(gòu)物上的外力功， 這種外力就是 所謂的風(fēng)荷載。 風(fēng)荷載對橋梁結(jié)構(gòu)的作用時一種十分復(fù)雜的現(xiàn)象。 分 段施工橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)載作用計算中一般假定橋梁結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定風(fēng)作用下 保持靜止不動，或者其振動不影響空氣力的作用，因此，相應(yīng)的風(fēng)荷 載為靜力風(fēng)荷載或陣風(fēng)荷載。(2)地震荷載 : 地震荷載是一種偶然荷載，正在建設(shè)中的結(jié)構(gòu)抗震 能力差，一旦發(fā)生地震，易產(chǎn)生破壞，這時支架結(jié)構(gòu)必須重新搭設(shè)。故本研究不考慮。鋼材容重78.5kN/m2,

33、由程序自動計算主橋結(jié)構(gòu)和支架系統(tǒng)的自重。在全橋模型完成后，按照實際橋梁結(jié)構(gòu)的重量包括拼接板，高 強度螺栓等，對鋼材的容重進(jìn)行修正，使鋼橋的重量到達(dá)實際的重 量。施工荷載的取值考慮了施工人員、施工材料的運輸，13堆放荷載，保溫設(shè)施荷載，施工工具等，沿橋長按3噸/m取值， 將全橋施工荷載轉(zhuǎn)換為均布荷載后施加于橋面。橫向力主要是風(fēng)力， 鋼橋為南北走向，橫向風(fēng)力較小，按 500 N/m2 作用于鋼箱梁側(cè)面。3.2 有限元模型的建立根據(jù)施工單位提供的圖紙， 為了詳細(xì)分析支架在架設(shè)過程中支架 系統(tǒng)的受力性能，采用大型有限元程序ANSYS建立包括所有支架及梁、 拱、地基在內(nèi)的整體仿真分析模型。本工程鋼箱系桿

34、拱橋的架設(shè)過程， 由于沒有對地基進(jìn)行預(yù)壓， 地 基處理不是很徹底， 地基的彈性變形和非彈性變形較大， 變形對鋼箱 系桿拱橋架設(shè)過程的線性影響很重要， 因此仿真模型考慮了地基的彈 性變形的影響， 是結(jié)構(gòu)受力更加接近真實情況， 實際支架的 8個支墩 只有 6 個和鋼箱梁連接， 有兩個沒有使用， 在仿真模型中也予以考慮。由于本橋二跨地理位置毗鄰， 荷載類型根本相同， 而且其支架結(jié) 構(gòu)形式完全一樣僅根底有差異 ，這不影響對支架的計算分析，所 以其受力根本一致， 因此選取跨濟兗公路的一跨進(jìn)行全橋建模， 支架 支墩及連接系采用管單元， 鋼箱梁及拱肋均采用殼單元真實模擬橋梁 結(jié)構(gòu)，鋼管及聯(lián)連接系槽鋼均采用管

35、單元 pipe16 模擬，根底和地基 采用三維實體單元 solid45 模擬。鋼箱梁用 shell63 單元模擬，用實常 數(shù)輸入法輸入個實際截面板厚，將縱向板肋、 縱向 U 肋、橫隔板，腹 板，腹板加勁肋等全部按照實際情況來考慮， 精確模擬鋼箱梁的幾何 構(gòu)造，有限元模型的幾何模型如下列圖所示。14有限元模型拱腳段構(gòu)造詳圖15鋼箱梁實際構(gòu)造 邊界條件：支柱鋼管與根底預(yù)埋件連接，按鉸接處理，即鋼管底 部與根底之間通過節(jié)點耦合約束平動自由度和豎向自由度； 鋼箱梁與 放置于支墩之上， 二者之間只約束平動自由度和豎向自由度， 按鉸接 處理；在吊裝階段，鋼箱梁支座未固定，按鉸接處理；拱肋支架鋼管 與鋼箱梁

36、頂面焊接， 按鉸接處理； 拱肋與其支架鋼管頂部采用鉸接處 理。鋼箱梁全橋?qū)嵕?6圖 4-1 整體分析計算模型材料特性17注：土的彈性模量取值是根據(jù)新黃土的承載力( >=160MPa) 查找對應(yīng)的彈性模量4050MPa,考慮到地基變形的特殊性(未進(jìn)行預(yù)壓和地基沉降隨時間的變化關(guān)系，以取得的局部實測結(jié)果，地基 彈性模量取 25MPa。3.3 支架結(jié)構(gòu)計算方法3.3.1 計算方法3.3.2 應(yīng)力的計算1.根本假定1平截面假定 :梁在橫向截面下，橫截面依然保持平面，這一 假定稱為“平截面假定 ；2小變形假定 :二階及二階以上的微量可略去不計，稱為“小變 形假定；3線彈性假定 :應(yīng)力與應(yīng)變

37、是成正比例的， 其比值是鋼管的彈性模 量，這稱為“線彈性假定 。2.桿件應(yīng)力計算求出截面內(nèi) 力以后，橫截面任意點處的應(yīng)力即可求出。在內(nèi)力 分量 M、 Q、N作用下，任意點處的正應(yīng)力為：？max?M/l?N/A,?y?O自由面。截 面平均剪應(yīng) :?xy?Q/An。平面應(yīng)力狀態(tài)三個主應(yīng)力分別為 ：?''?x22?''?x?'''?0tan?2?xy主方向角表達(dá)式： ?x3.4 結(jié)構(gòu)強度、剛度、穩(wěn)定性驗算 支架的理論和試驗研究還不夠完善， 目前還沒有統(tǒng)一的計算模式， 由強度理論可知，18

38、炭鋼、鋁以及合金等塑性材料，通常以屈服的形式失效，故采用 第四強度理論進(jìn)行強度校核。此外，還進(jìn)行了支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究。3.4.1 結(jié)構(gòu)強度驗算形狀改變比能理論 第四強度理論 認(rèn)為形狀改變比能是引起屈服 的主要因素。即認(rèn)為無論什么應(yīng)力狀態(tài)，只要形狀改變比能 uf 到達(dá) 與材料性質(zhì)有關(guān)的某一極限值，材料就發(fā)生屈服。單向拉伸下，屈服應(yīng)力為？s,即導(dǎo)致屈服的形狀改變 比能的極限值。uf？1？u22？1？2？32？1？2？2？3？3？13E 1？u？1？12？2？32？3？126E任意應(yīng)力狀態(tài)下，只要形狀改變比能 uf 到達(dá)上述極限值，便引 起材料的屈服。故形狀改變比能屈服準(zhǔn)那么為 :uf？1？u2？s

39、2 6E 在任意應(yīng)力狀態(tài)下，整理后得到屈服準(zhǔn)那么為：?s?把?s除以平安系數(shù)得許用應(yīng)力?，于是，按第四強度理論得到的強度條件? 此外，幾種塑性材料鋼、銅、鋁的薄管試驗資料說明，形狀 改變比能屈服準(zhǔn)那么與試驗資料相當(dāng)吻合。假設(shè)令?e?那么，在ANSYS有限元軟件后處理中提取的等效應(yīng)力(vonMisesstress-SEQVP為？e,得到?e后，即可對結(jié)構(gòu)進(jìn)行強度校核。3.4.2 結(jié)構(gòu)剛度驗算19跨濟兗公路特大橋 2-96m 簡支鋼箱拱梁組合橋的施工支架是臨 時結(jié)構(gòu), 而至今仍沒有標(biāo)準(zhǔn)專門對此類結(jié)構(gòu)的剛度作出詳細(xì)規(guī)定, 故 本文將不對臨時支架結(jié)構(gòu)的剛度作詳細(xì)評價； 如果臨時支架結(jié)構(gòu)的剛 度不夠,結(jié)

40、構(gòu)在荷載作用下就會產(chǎn)生較大變形并發(fā)生失穩(wěn),因此,從 臨時支架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也可以間接地判斷其剛度是否滿足要求。3.4.3 結(jié)構(gòu)彈性屈曲根本假定與分析原理結(jié)構(gòu)彈性屈曲分析采用以下根本假定：1) .平截面假定適用于整個分析過程, 即結(jié)構(gòu)構(gòu)件在屈曲時仍保持 為平截面,對彈塑性工作階段仍然適用；2) .材料的本構(gòu)關(guān)系為理想彈塑性,材料均勻；3) .各桿連接為完全剛性的。彈性屈曲分析主要用于求解結(jié)構(gòu)的臨界荷載系數(shù)和分析對應(yīng)的 屈曲模態(tài)，采用軟件自身提供的屈曲模式BUCKLING求解。在分析過 程中未考慮柱子的二階效應(yīng)及鋼材的剩余應(yīng)力等不利因素。 下面框圖 圖 3-9 形象說明了屈曲穩(wěn)定計算的有限元方法。3

41、.4.4 受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性驗算N 壓 ?An?f20式中?為受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)桿件的長細(xì)比 ?，由?鋼結(jié)構(gòu) 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?GB50017-2003附付錄C,軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性系數(shù)表可查得。 對于支架鋼管的長細(xì)比：?u?l?i式中D-支架鋼管外直徑；d-支架鋼管內(nèi)直徑；L冇長；1- 回轉(zhuǎn)半徑；u-計算長度系數(shù)，取決于桿端的約束情況，一般在鋼支架 中主要表現(xiàn)的桿端約束情況為：兩端固定的壓桿，u=0.5; 端固定， 一端鉸接的壓桿，u=0.7;兩端鉸接，u=1。4. 計算結(jié)果臨時支架結(jié)構(gòu)受力分析是保證橋梁結(jié)構(gòu)正常施工的前提條件， 臨 時支架的安危是整座橋能否順利施工的關(guān)鍵， 因而對臨時支架結(jié)構(gòu)進(jìn)

42、行受力分析， 了解其受力行為具有十分重要的工程意義。 臨時支架結(jié) 構(gòu)受力分析主要包括強度分析、剛度分析、穩(wěn)定性分析。4.1 工況 1 拱腳段鋼箱梁吊裝本階段計算模型如圖 5-2 所示邊界條件未示 ，鋼箱梁支架模 型如圖 5-3 所示，實施性施工方案中將拱腳局部拆開，待鋼箱梁全部吊裝完成后再吊裝拱腳段， 因此該處與設(shè)計吊裝方案不同， 但不影響結(jié)構(gòu)的受力。 鋼箱梁支架每排有 8 根支墩，在實際施工的時 候大局部地方只用了六根支墩，第 2，7 根支墩沒有和鋼箱梁連接。 只有第 1、2、 3 排和最后一排的 8 根支墩全部和鋼箱梁連接。21圖 5-2 拱腳段箱梁吊裝計算模型圖 5-3 下部支架仿真計算

43、模型鋼箱梁支架支墩最大位移 3.086mm 鋼箱梁 支架支墩最大壓應(yīng)力 23.3MPa22鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 31.7MPa 鋼箱梁支架 斜撐最大拉應(yīng)力19.6MPa鋼箱梁的最大位移 3.572mm 發(fā)生在鋼箱梁底板的中心處 各結(jié)構(gòu)構(gòu)件計算應(yīng)力及位移如以上各圖所示， 鋼箱梁支架支墩最 大應(yīng)力為23.3MPa最大應(yīng)力為軸力和彎矩引起的應(yīng)力分量的疊加， 支架支墩最大位移3.086mm,由圖可知支墩最大應(yīng)力和位移發(fā)生在拱 肋腹板對應(yīng)的支墩處。 在支墩與斜撐的連接處應(yīng)力到達(dá)最大， 由于支 墩在這里受斜撐的約束，產(chǎn)生的彎矩最大，因此疊加后的應(yīng)力最大。 支架斜撐最大壓應(yīng)力31.7MPa,支架斜撐最大

44、拉應(yīng)力19.6MPa,均滿 足標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)， Q235 鋼材抗拉、抗壓軸向容許應(yīng)力?0?140MPa,又由于臨時性結(jié)構(gòu)鋼材容許應(yīng)力應(yīng)乘以提高系數(shù) 1.3, 故抗拉壓軸向容許應(yīng)力 ?140?1.3?182MPa。由于考慮了地基的彈性變形， 支架變形比擬大， 導(dǎo)致斜撐壓應(yīng)力 和拉應(yīng)力較大，23 但是在實際中，地基的變形與時間有關(guān)，是一個緩慢的過程，因此模型中支架斜撐的應(yīng)力大于真實值。鋼箱梁的最大位移3 . 572mm ，比支架支墩最大位移3.086大0.486mm，鋼箱梁的最大變形為 0.486mm,由此說明鋼箱梁的剛度很大，在架設(shè)過程中可以不考慮鋼 箱梁的變形，下文也不再對鋼箱梁的變形

45、做討論。4.2 工況 2 第二標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝工況 2 有限元模型示意圖鋼箱梁支架支墩最大位移 3.509mm鋼箱梁支架支墩最大壓應(yīng)力 14.3MPa24鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 21.9MPa鋼箱梁支架斜撐最大拉應(yīng)力 16.5MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為3.509mm，支墩最大壓應(yīng)力為14.3MPa,最大應(yīng)力和位移發(fā)生在拱肋腹板對應(yīng)的支墩處。鋼箱 梁支架斜撐最大壓應(yīng)力21.9MPa,最大拉應(yīng)力16.5MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn) 要求。圖中的支架變形顯示較大，是自動放大的結(jié)果，使變形更加直 觀，實際較小。4.3 工況 5 第五個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝工況 5 有限元模型示意圖25鋼箱梁支架支墩最大位移

46、3.634mm 鋼箱梁支架 支墩最大壓應(yīng)力20.8MPa鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 25.7MPa 鋼箱梁支 架斜撐最大拉應(yīng)力 25.3MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 3.634mm,支墩最大壓應(yīng) 力為20.8MPa,最大位移發(fā)生在拱肋腹板對應(yīng)的支墩處。鋼箱梁支架 斜撐最大壓應(yīng)力25.7MPa,最大拉應(yīng)力25.3MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。 該工況由于鋼箱梁支架的第 4、5排支墩由 8個變?yōu)榱?6個，因此支 架支墩的壓應(yīng)力明顯增大， 支架斜撐的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力也增大， 這是 由于支架支墩變少，支架的變形增大導(dǎo)致支架的應(yīng)力增大。4.4 工況 8 第八個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝26工況 8有限元模型示意圖鋼

47、箱梁支架支墩最大位移 3.78mm鋼箱梁支架支墩最大壓應(yīng)力22.6MPa鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 28MPa鋼箱梁支架斜撐最大拉應(yīng)力 28MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為3.78mm,支墩最大壓應(yīng)力為22.6MPa。支墩的最大位移和應(yīng)力發(fā)生在靠近梁段跨中的位置，而不是在梁端。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力28MPa,最大拉應(yīng)力28MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。4.5 工況 12第十二個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝工況 12 有限元模型示意圖鋼箱梁支鋼箱梁支架支墩最大位移 3.934mm架支墩最大壓應(yīng)力 22.8MPa28鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 31.3MPa鋼箱梁支架斜撐最大拉應(yīng)力 30.3MPa該工況下鋼箱梁

48、支架支墩的最大位移為 3.934mm，支墩最大壓應(yīng) 力為22.8MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 31.3MPa,最大拉應(yīng)力 30.3MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。4.6 工況 16最后一個標(biāo)準(zhǔn)梁段吊裝前工況 1 6有限元模型示意圖鋼箱梁支架支墩最大位移 3.911mm鋼箱梁支架最大壓應(yīng)力 22.5MPa29鋼箱梁支架鋼箱梁支架支墩最大橫向位移 0.254mm支墩順橋向最大位移0.525mm鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 30.6MPa 鋼箱梁支架 斜撐最大拉應(yīng)力 29.7MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 3.911mm,支墩最大壓應(yīng) 力為22.5MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 30.6MPa,

49、最大拉應(yīng)力 29.7MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。該工況是鋼箱梁最后一個標(biāo)準(zhǔn)段吊裝前,支架處于最不利階段, 鋼箱梁支架支墩的最大橫向位移為 0.254mm，順橋向最大位移為 0.525m m，支墩的橫向位移和順橋向位移均較小，因此在其它工況未 對橫向位移和順橋向位移做分析。4.7 工況 17 鋼箱梁全部吊裝完成30工況 17 有限元模型示意圖鋼箱梁支架支墩最大位移 3.895mm鋼箱梁支架最大壓應(yīng)力21.3MPa鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 29.9MPa鋼箱梁支架斜撐最大拉應(yīng)力 29.6MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 3.895mm，支墩最大壓應(yīng) 力為21.3MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力

50、 29.9MPa,最大拉應(yīng)力 29.6MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。4.8 工況 18 拱腳段拱肋安裝后31工況 18 有限元模型示意圖鋼箱梁支架支墩最大位移 4.276mm 鋼箱梁支 架支墩最大壓應(yīng)力23.1MPa鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 32.5MPa 鋼箱梁支架 斜撐最大拉應(yīng)力 34.4MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 4.276mm,支墩最大壓應(yīng) 力為23.1MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 32.5MPa,最大拉應(yīng)力 32.1MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。由于該工況安裝了拱腳段拱肋和拱肋支 架，鋼箱梁支架支墩的豎向位移和應(yīng)力明顯增大。4.9 工況 19第一段拱肋安裝后32工況 1 9有限

51、元模型示意圖下部支架支墩最大位移 4.49mm下部支架支墩最大壓應(yīng)力25.7MPa下部支架斜撐最大壓應(yīng)力 33.7MPa下部支架斜撐最大壓應(yīng)力 33MPa33拱肋支架支墩最大壓應(yīng)力 14.1MPa拱肋支架 斜撐最大壓應(yīng)力17.3MPa拱肋支架斜撐最大拉應(yīng)力 20MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 4.49mm，支墩最大壓應(yīng) 力為25.7MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 33.7MPa,最大拉應(yīng)力 33MPa。拱肋支架支墩最大壓應(yīng)力14.1MPa，拱肋支架斜撐最大壓應(yīng) 力17.3MPa,最大拉應(yīng)力17MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。由于該工況安裝 了第一段拱肋， 拱肋支架承拱肋較大的水平推力， 導(dǎo)

52、致拱肋支架斜撐 的應(yīng)力較大。4.10 工況20第二段拱肋安裝后34工況 20 有限元模型示意圖下部支架支墩最大位移 5.106mm下部支架支墩最大壓應(yīng)力28.9MPa下部支架斜撐最大壓應(yīng)力 38MPa下部支架斜撐最大拉應(yīng)力 37MPa35拱肋支架支墩最大壓應(yīng)力 15.7MPa拱肋支架斜撐最大壓應(yīng)力20.6MPa拱肋支架斜撐最大拉應(yīng)力 20.1MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為5.106mm,支墩最大壓應(yīng) 力為28.9MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力38MPa,最大拉應(yīng)力37MPa。拱肋支架支墩最大壓應(yīng)力15.7MPa,拱肋支架斜撐最大壓應(yīng)力 20.6MPa,最大拉應(yīng)力20.1MPa,均滿

53、足標(biāo)準(zhǔn)要求。由于該工況安裝 了第二段拱肋， 拱肋支架承拱肋較大的水平推力， 導(dǎo)致拱肋支架斜撐 的應(yīng)力較大。4.11 工況 21 第三段拱肋安裝后36工況 21 有限元模型示意圖支墩最大位移 5.498mm支墩最大壓應(yīng)力30.1MPa斜撐最大壓應(yīng)力 41.2MPa斜撐最大拉應(yīng)力 40.6MPa37拱肋支墩最大壓應(yīng)力 12MPa拱肋斜撐最大壓應(yīng)力20.3MPa拱肋斜撐最大拉應(yīng)力 20.2MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 5.498mm，支墩最大壓應(yīng) 力為30.1MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力 41.2MPa,最大拉應(yīng)力 40.6MPa。拱肋支架支墩最大壓應(yīng)力12MPa，拱肋支架斜撐最大壓

54、應(yīng) 力20.3MPa,最大拉應(yīng)力20.2MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。由于該工況安裝了第三段拱肋， 拱肋支架承拱肋較大的水平推力， 導(dǎo)致拱肋支架斜 撐的應(yīng)力較大。4.12 工況 22 拱肋合攏前一階段38工況 22 有限元模型示意圖下部支架支墩最大位移 5.642mm 下部支架支 墩最大壓應(yīng)力 30.4MPa39下部支架斜撐最大壓應(yīng)力 42.7MPa 下部支架斜 撐最大壓應(yīng)力42.2MPa拱肋支墩最大壓應(yīng)力 12.1MPa 拱肋斜撐最 大壓應(yīng)力20.9MPa拱肋斜撐最大拉應(yīng)力 21.2MPa該工況下鋼箱梁支架支墩的最大位移為 5.642mm,支墩最大壓應(yīng) 力為30.4MPa。鋼箱梁支架斜撐最大壓應(yīng)力

55、 42.7MPa,最大拉應(yīng)力 42.2Pa拱肋支架支墩最大壓應(yīng)力12.1MPa,拱肋支架斜撐最大壓應(yīng) 力20.9MPa,最大拉應(yīng)力21.2MPa,均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。40由于該工況安裝了第四段拱肋， 拱肋支架承拱肋較大的水平推力， 導(dǎo)致拱肋支架斜撐的應(yīng)力較大。4.13 門架系統(tǒng)門架系統(tǒng)在支持在高速公路的閘刀上， 高速公路的地基已經(jīng)經(jīng)過 處理，地基承載力遠(yuǎn)高于綠化帶局部地基承載力。 門架系統(tǒng)的上平面 采用了高 600mm 工字鋼加強兩層工字鋼，使門架系統(tǒng)上平面的變 形很小，門架系統(tǒng)支墩數(shù)目多于對應(yīng)的鋼箱梁支架位置的支墩， 相當(dāng) 于局部加強， 因此門架系統(tǒng)的受力和地基沉降優(yōu)于鋼箱梁支架。 因此 本文沒有討論門架系統(tǒng)的變形和應(yīng)力。4.14 計算總結(jié)4.14.1 鋼箱梁支架分析現(xiàn)將支架所有工況的位移和應(yīng)力列表如下：41鋼箱梁支架布置圖由上圖可知： 在鋼箱梁架設(shè)過程中， 鋼箱梁支架支墩的位移變化 不大，徘徊在3.54mm 左右，在第四工況稍微有所下降。 在實際工程中， 地基 的沉降速度與土的各種指標(biāo)有關(guān)，地基的沉降量隨著時間不斷增大， 沉降速度隨著時間不斷變小。 模型中模擬的鋼箱梁支架支墩的最大位 移應(yīng)該是地基經(jīng)過一段時間以后地基的彈性變形量。 實際工程中最大 位移量不可能減小