西津河大橋主塔施工支架體系分析
2017-11-13
1. 工程概況
?。?）西津河大橋采用斜置拱塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，橋跨布置（90+110）m，橋梁全長205m，全寬40m。主塔分為下塔柱、中塔柱和上塔柱，橋面以下主塔為下塔柱，高度10.16m，其中中橫梁以下塔柱高度5.56m，塔梁結(jié)合處高度4.6m。橋面以上主塔沿橋梁中心線順橋向向北傾斜12°，豎直高度57m，分為中塔柱和上塔柱，高度分別為32.201m和24.799m。主塔豎向分成16個節(jié)段，并自下而上依次編號，節(jié)段豎直高度依次為5.56m+4.6m×7+4.603m+4.418m×3+3.436m+2.455m×2+3.635m。
?。?）主塔塔頂橫梁施工方案：主塔14#節(jié)段與塔頂橫梁分開施工，先施工14#節(jié)段，再利用14#節(jié)段作為支撐，采用1組貝雷梁作為支撐反力架進行橫梁施工。塔頂橫梁施工時，橫梁及其施工荷載沿主塔軸線方向的分力由主塔630鋼管支架支撐，垂直于塔軸線方向的力由貝雷梁支架承擔(dān)。橫梁施工完成后達(dá)到設(shè)計強度，其底模、側(cè)模及反力架均拆除。支架體系為：630鋼管+4拼I45a工字鋼+貝雷梁+I45a工字鋼+I10工字鋼，如圖1所示。
圖1塔頂拱部平臺示意圖2. 主塔支架有限元分析模型
采用MIDAS軟件對主塔支架體系進行計算，計算模型如圖2所示。模型主要采用了梁單元，模型共有節(jié)點共計1726個，單元共計2314個。
3. 計算參數(shù)
3.1構(gòu)件截面。主塔支架體系各主要構(gòu)件的截面形式如表1所示。
2主塔支架體系計算模型局部放大圖3.2邊界條件。根據(jù)主塔支架體系的設(shè)計及工作狀態(tài)，邊界條件考慮如下：
?。?）鋼管柱底部約束Dx、Dy、Dz。
?。?）鋼管柱頂部與工字鋼橫梁之間聯(lián)系用鉸接彈性連接模擬。
?。?）工字鋼橫梁與貝雷梁之間聯(lián)系用鉸接彈性連接模擬。
?。?）貝雷梁與橫橋向I10工字鋼之間聯(lián)系用鉸接彈性連接模擬。
3.3計算工況。根據(jù)主塔施工方案，本次計算主要考慮如下施工工況（見表2）：
3.4計算荷載。
（1）在工況一下的計算荷載考慮如下：風(fēng)荷載：由于主塔支架較高，所以需考慮風(fēng)速高度變化修正系數(shù)，支架所承受的風(fēng)荷載如表3所示。
3支架在混凝土荷載、施工臨時荷載
及水平風(fēng)荷載作用下豎向和水平變形圖（mm） 圖4支架在混凝土荷載、施工臨時荷載
及水平風(fēng)荷載作用下水平變形圖（mm）（2）本支架計算考慮了支架體系自重，計算實際澆筑混凝土重量，同時考慮到混凝土振搗及模板系統(tǒng)等施工臨時荷載，以澆筑的混凝土自重乘以1.2的系數(shù)進行考慮。把橫梁及其施工荷載分解為沿塔軸線方向和垂直于塔軸線方向的力。垂直于塔軸線方向的力由安裝在14號塊上的貝雷梁支架承擔(dān)，沿塔軸線方向的荷載由主塔630鋼管支架支撐承擔(dān)。把沿塔軸線方向的荷載分解為水平荷載和豎直荷載值如下表4所示。
4. 主塔支架分析結(jié)果
4.1撓度計算結(jié)果。 支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風(fēng)荷載作用下最大豎向位移為6.9mm，支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風(fēng)荷載作用下縱橋向最大水平位移為22.5mm，如圖3所示。支架在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風(fēng)荷載作用下橫橋向最大水平位移為3.7mm，如圖4所示。
表4I10工字鋼承受上部結(jié)構(gòu)荷載荷載類型1 荷載值（KN/m）水平荷載1 3.9豎直荷載1 18.44.2應(yīng)力計算結(jié)果。
?。?）D630×10鋼管柱和D325×10鋼管柱在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風(fēng)荷載作用下的最大組合應(yīng)力值分別為-31.3MPa～17.7MPa和-24.2MPa～38.1MPa，最大應(yīng)力都發(fā)生在鋼管柱端部，如圖5所示。
?。?）貝雷梁在混凝土荷載、施工臨時荷載及水平風(fēng)荷載作用下的最大組合應(yīng)力值為-59.5MPa～51.6MPa，最大應(yīng)力發(fā)生
