钢箱梁临时胎架结构验算与安装_薛芳

铁道建筑技术 RAILWAY CONSTRUCTION TECHNOLOGY 2011 ( 3)
· 桥
· 梁
3． 3． 3 结构应力比
3． 389 mm， z 向 变形为 － 1． 740 mm， 变形 矢 量和 为 4． 828 mm ＜ 8 800 /500 mm = 17． 6 mm， 满足规范 要求。
· 梁
表2
设计工况组合汇总
备注 T
各工况组合系数 Wx Wy
活 荷 载 为 LL = LL1 、 LL2 和 LL3 时， 分别进 行工况组合
胎架设计荷载汇总
DL 恒荷载 胎架结构自重( 结构理论重量) 根据桥的分段、 安装顺序及胎 架 布 置 位 置 的 选择 和分 析， 此 处 考虑 钢桥 传递 给胎 架的 3 种可能出现的不利活荷载分布。 ( 1 ) 活荷载 分 布 一( LL = LL1 ) : 胎 架 只有 一 个立柱受力， 按 最大 受 力考虑， 取可 能 出现 的最大的竖向力 F = 1 187 /4 = 296． 75 ( kN ) ( 此处胎架数量为 4 ) ; 同时考虑吊装时 引 起 的水平 荷载， 暂 取 该 段 桥 自 重 的 10% /4 = 2． 5% 来考虑( 该段桥处有 4 个独立胎架) ( 2 ) 活荷载分布二( LL = LL2 ) : 胎架一侧 的 2 个立柱受力， 此时 胎 架 偏心受 压， 每个立柱 F = 1 720 / ( 4 × 2 ) = 215 ( kN ) ( 此 处 胎 架 数 量为 4 ， 每个胎架两根立杆受力) ， 弯矩 M 最 大， 另外考虑 荷载 分 布 不均 匀系数 1． 5 ， 施 加于其中的一个立柱; 同时考虑吊装时 引 起 的水平 荷载， 暂 取 该 段 桥 自 重 的 10% /4 = 2． 5% 来考虑( 该段桥处有 4 个独立胎架) ( 3 ) 活荷载 分 布三 ( LL = LL3 ) : 4 个 加 载 力 ， 此时 胎 架 轴 心 受 压 ， 每根立杆受力 F = 810． 5 /4 = 202． 625 ( kN ) ， 另外 考虑 荷载 分 布 不均 匀系数 1． 5 ， 施 加于 胎 架一 侧 的 2 个 立 柱 。 同时考 虑 吊 装 时 引 起 的 水 平 荷 载 ， 暂 取 该段桥 自 重 的 10% /4 = 2． 5% 来 考 虑 ( 该段桥 处 有 4 个独 立 胎 架)
图1
型钢胎架结构
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3． 2 荷载及工况组合情况 依据施工过程 模 拟 计 算 设计 验 算胎 架， 采用 有 限元软件 MIDAS 对胎架承载力、 整体稳定 等 受 力 性 能进行校核。长度单 位 为 毫米 ( mm ) ， 力 的单 位 为 牛( N) ， 应力单位为兆帕( MPa) 。 本支 架 所 涉 及 的 荷载 工 况包括 3 种 类 型， 主要 考虑恒载 ( DL ) 、 活载 ( LL ) 、 风荷载、 温 度 荷载 等 作 为设计荷载依据， 见表 1 。
临时胎架设计
临时胎架结构形式 根据钢箱梁节 段 自 重及 现场 地 质 条件， 临时胎 架采取钢管支架。 临时胎架断面为 2 825 mm × 2 825 mm， 根据 桥 ， 8． 8 m 。 梁底面标高 确定 的最高 胎 架高度为 胎架 顶部采用 结构的 4 根 主 肢 采 用 325 × 10 钢 管， H200 × 200 × 8 × 13 型钢与主体相连牢固， 并在顶部 加焊 4 根 200 × 10 调 平 钢 管， 高度约为 500 mm。 同时， 每套临时胎架上部设置 2 台千斤顶， 根据施工 ， 需要 可在安装 期间 对 钢箱梁 进行 线形 调整。 各 承
Structure Checking Computations and Installation of Temporary Shaped Grids in Steel Box Girder
Xue Fang
( China Railway 11 th Bureau Group，Wuhan 430074 ，China)
· 桥
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钢箱梁临时胎架结构验算与安装
薛
摘 要
芳
武汉 430074 )
( 中铁十一局集团城轨公司
型钢胎架是钢箱梁安装中的重要操作平台， 具有占用作业空间小、 安装方便、 工期短等其他工法不可比拟
通过武咸公路高架桥钢箱梁胎架工程实例， 总结了型钢胎架的有限元结构检算 、 的优点。根据型钢胎架工艺特点， 钢架安装等环节中较为可行的工程措施 。 关键词 钢箱梁 临时胎架 结构验算 文献标识码 A+B 文章编号 1009 － 4539 ( 2011 ) 03 － 0001 － 06 中图分类号 U448． 223
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工程概况
2
钢箱梁安装胎架适用要求
武咸公路改造工程始于栅栏口立交二期， 止于 青菱立交。武咸公路规划为城市快速路， 全线采用 高架桥加地面辅道形式， 其中高架桥长约 6． 9 km。 该高架的第 L24 至 L26 联为高架钢箱梁， 由标准段 渐变至加宽段( 由 26 m 渐变至 48 m) ， 桩号 W097 ～ W109 。 钢箱梁标准横断面宽度为 26 m ， 采用单 箱 四 室结构 ， 加宽段横断面宽度在 29 ～ 48 m 之间 ， 最 大横断面宽度达 到 48 m ， 采用单箱十室结构 。 考 虑吊装施 工 环 境 和 运 输 条 件 ， 对钢箱桥进行了分 段 。 由 此 最大 分 段 重量 为 118． 696 t， 最大 分 段 尺 寸 为6 006 mm × 30 305 mm × 1 920 mm 。
收稿日期: 2010 － 12 － 10
高架箱梁所在道路为武汉市 主要 交 通干 线， 交 通比较拥挤， 且周围建筑物 ( 房屋、 电 线 杆等 ) 较多， 很多高压电线杆( 高约 12 m ) 距离 桥面 水平距只有 1 m 左右， 对钢箱梁体的运输、 吊装及焊接造成了极 大困难。 同时， 根据 交 管部门和设计要求， 施 工期间 必 。 须保证双向双车 道 通行能力 为 了 最大 限 度 避免 影响道路交 通， 通过对各种施 工 方案 的 综合比较， 最终决定使 用 型 钢 胎 架 作 为 临 时 支撑。 型 钢 胎 架 施工起来主要有以下优点: ( 1 ) 占 地 少， 不需 要较 大 工作面， 给后续工序提供 了 操作空 间; ( 2 ) 减少 了对 道路的占用面 积， 对 道路交 通影响 小， 满足 交 通 基 本要求; ( 3 ) 胎架由于 是模块化 施 工， 装 卸、 运输、 安 装等都很方 便， 施 工 节奏明显 快于其 他 方 法 ( 如满 堂支架法) ， 对工期有保障。 1
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· 桥
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3． 1
· 梁
力钢管横断面以及侧面的 连 接 均 采用 89 × 4 的钢 管连接， 保证结构的整体稳定性。 根据 L24 至 L26 联的 设计 高度， 我们 计 算出 施 工期间胎架高度为 6． 7 ～ 8． 8 m。 因本 工程 整 体 工 期较短， 为 了 加快 胎 架的 制作， 决定 主要 利 用 本项 6 m 。 目既有的 标准段 胎 架 高度 不足 部分， 在 现场 根据实际 高度用 短支 架 进行 加高。 加高 胎 架 部分 与原 有 6 m 标准段 胎 架结构形式一 致， 主肢采用 325 × 10 钢管， 横断面以及 侧 面的 连 接 均 采用 89 × 4 的钢管， 连接时采用焊接 形式， 即 加高 部分焊接 在原有胎架顶部的钢板上。 以最大高度的胎架为例， 其结构形式见图 1 。
表3
编号 1 2 3
各部位设计截面汇总
部位 立杆 水平撑、 斜撑 端部处理 构件截面 P325 × 10 P89 × 4 H200 × 200 × 8 × 13
3
W
按基本风压 W0 = 0． 35 kN / m 来 考虑， 经过 风荷载 计算的每个 胎 架 可 能 受 到 最大的 风荷载 为 F w = 10． 05 kN， 方向垂直于桥的长度方向 温度 荷载 温度荷载按 ± 20 ℃ 温差考虑
4
T
3． 3． 2
结构荷载反应
对不同 的 活荷载 情 况， 分 别 进行计 算 分 析， 得 各工况组合及编号见表 2 。 以上工况的边界条件为: ( 1 ) 柱脚边界 约 束， 考 虑为固定铰支 座 ( 约 束 平 动， 不 约 束转动 ) 。 ( 2 ) 构 件边界条件， 立 杆 与支撑连 接 均 视 为 铰 接。 构 件 连 接实际构造应尽可 能接 近 设计 约 定， 做 到 与实际现 场一致。 出每种情况下最不利 工 况 下 的 胎 架结构的 应 力、 变 形及稳定性等。本文仅示例第一种荷载组合。 在最不利工况组合 Cenv 下， 结构的 应 力和 变形 如图 3 所示。根据计算结果可知， 结构最大拉应力约 2 2 为 30． 398 N / mm ， 最大压应力约为 － 74． 540 N / mm ＜ f = 215 N / mm2 ， x 向变形为 3． 112 mm， y 向变形为 3
表1
项目 1 符号 名称 1 2 3 4 5 6 7 8 说明 9 10 11 12 13 14 Cenv 编号 DL 1． 35 1． 2 1． 2 1． 2 1． 2 1． 2 1． 2 1． 2 1． 2 1． 2 LL 0． 98 1． 4 0． 98 0． 98 0． 98 － 1． 4 0． 98 1． 4 1． 4 1． 4 1． 4 － 0． 84 － 0． 84 1 －1 Tenv 升温加载 降温加载 0． 84 0． 84 － 1． 4 1． 4 1． 4
2
温度工况组合包络 活 荷 载 为 LL = LL1 、 LL2 和 LL3 时， 各自的 1 ～ 14 工况组合包络
3． 3 3． 3． 1
平台架承载力及刚度分析 计算模型的建立 胎架由立 杆、 水平 撑、 斜 撑 和 端 部 结构 等部分
2
LL
活 荷 载
组成， 构件 的 截 面 见表 3 。 立 杆 为 本 结构 体 系 中 承 担荷载 的 基 本 单 元 和 受 力 主 体， 主要承担竖向荷 载; 斜撑主要 承 受 水平 剪 力， 是 平 台 架 整 体 刚 度的 重要保证构件。平台架计算模型见图 2 。
Abstract
Profiled steel shaped grid is an important operation platform in the steel box girder installation，with its advanta-
ges incomparable by other construction methods，such as small operation space，convenient installation and short construction period． According to its characteristic，this essay concludes some feasible construction measures in the steps of finite element structural checking computations of the profiled steel shaped grids and installation of the steel frame，with the engineering practice of profiled steel shaped grids in steel box girder of WuXian Highway Viaduct． Key words steel box girder; temporary shaped grid; structure checking computation