李 頤

（中鐵十八局集團(tuán)隧道工程有限公司，重慶 400700）

1 工程概況

某鐵路系桿拱橋計(jì)算跨徑71.5m，系梁采用單箱三室預(yù)應(yīng)力C50 混凝土結(jié)構(gòu)，截面高2.5m ；拱肋為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，拱肋鋼管采用φ1 200×20mm，內(nèi)灌C50 混凝土；兩側(cè)拱肋采用一道橫撐和兩道K 撐連接（上下都有），橫撐φ850mm，斜撐φ700mm。

圖1 現(xiàn)澆支架布置

該大橋跨某高速公路，系梁采用支架現(xiàn)澆，支架設(shè)計(jì)從上到下依次為：12mm 厚竹膠板，模板下鋪8.5×8.5cm 方木，腹板下間距17cm，底板下間距25.5cm，方木下鋪橫向工字鋼I16，間距75cm ；工字鋼下為貝雷梁，貝雷梁下為φ406 鋼管（如圖1 所示）。

因施工滯后，為不影響架梁工期和通車時(shí)間，要求在拱肋施工完成后、吊桿未安裝前，通過TJ65 架橋機(jī)和運(yùn)梁車[1]。根據(jù)系桿拱的結(jié)構(gòu)及受力特點(diǎn)，若吊桿未安裝，則運(yùn)架荷載還要系梁下面的支架承受，因支架設(shè)計(jì)時(shí)沒考慮此項(xiàng)荷載，必須對支架進(jìn)行驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對支架相應(yīng)部位進(jìn)行加固，以保證結(jié)構(gòu)安全[2]。

2 架橋機(jī)荷載

圖2 架橋機(jī)過現(xiàn)澆支架計(jì)算

圖3 鋼管柱應(yīng)力分布

TJ65 架橋機(jī)和運(yùn)梁車均要在拱橋施工完成前通過系梁現(xiàn)澆支架。由于架橋機(jī)荷載較大[3]，所以只驗(yàn)算架橋機(jī)通過支架的安全性。

TJ65 架橋機(jī)自重255 噸，前后共9 個(gè)軸，每個(gè)軸重280kN?？紤]梁上有道砟鋼軌以及系梁分配作用，轉(zhuǎn)化為均布荷載，后方共4 軸、長5m、寬2m、均布載112kN/m ；前方共5 軸、長5.5m、寬2m，均布載128kN/m。兩均布載間距15m。荷載以均布載的形式加到頂板板單元上[4]。

3 現(xiàn)澆支架驗(yàn)算

采用大型有限元軟件MIDAS 進(jìn)行計(jì)算。對預(yù)應(yīng)力箱梁采用板單元模擬，貝雷梁及其他支架桿件采用梁單元模擬[5]（如圖2 所示）。

3.1 鋼管柱受力分析結(jié)果

鋼管柱為貝雷梁下的支撐結(jié)構(gòu)，采用直徑406mm、壁厚10mm 的鋼管（應(yīng)力結(jié)果見圖3）?？芍畲髴?yīng)力152MPa，應(yīng)力較大。為確保安全，在架橋機(jī)走行軌道線路下進(jìn)行加固，增加兩根鋼管樁（每個(gè)軌道下一根）[6]。

3.2 貝雷梁下雙工字鋼（I40）橫梁受力

由圖4 可知，雙工字鋼橫梁最大正應(yīng)力175MPa，最大剪應(yīng)力124MPa，應(yīng)力偏大。為確保結(jié)構(gòu)安全，在工字鋼側(cè)面貼焊10mm 厚鋼板，以確保結(jié)構(gòu)安全[7]。

3.3 貝雷梁弦桿應(yīng)力分布

由圖5 可知，貝雷梁弦桿最大正應(yīng)力達(dá)到593MPa，最大應(yīng)力出現(xiàn)在下弦桿與工字鋼相交處。此處無腹桿且應(yīng)力分布長度較短。其原因一是計(jì)算時(shí)簡化不當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象；二是支撐處位于貝雷梁節(jié)間而不是節(jié)點(diǎn)上。為保證加固可靠，此處應(yīng)采用增加豎桿的方式，以降低應(yīng)力，加固豎桿可采用雙槽鋼10 號，最好用型鋼做矩形框架進(jìn)行加固[8]。本支架弦桿兩側(cè)均須加固以保安全。

通過分析發(fā)現(xiàn)，剪應(yīng)力與正應(yīng)力均存在同樣問題，都應(yīng)采用豎桿進(jìn)行加固，以降低此處應(yīng)力。

圖4 雙工字鋼橫梁應(yīng)力

圖5 貝雷梁弦桿應(yīng)力

圖6 貝雷梁豎桿應(yīng)力

圖7 貝雷梁支架變形

3.4 貝雷梁豎桿應(yīng)力分布

由圖6 可知，局部豎桿應(yīng)力達(dá)到539MPa，但大部分桿件應(yīng)力均較小，可對相應(yīng)桿件加固以保證安全。豎桿加固采用在原豎桿側(cè)向加10 號槽鋼，和上下弦桿間磨光頂緊，并和原豎桿用扣件連接[9]。貝雷梁豎桿剪應(yīng)力滿足要求。

3.5 支架變形

由圖7 可知，貝雷梁支架的最大豎向變形值為10mm，滿足要求。

3.6 支墩基礎(chǔ)計(jì)算

一個(gè)條基上最大支墩所有支反力的和為999噸，根據(jù)圖紙條基長18m，寬2m，條基面積18×2=36m2，每平方米受力999/36=27.8t，要求基礎(chǔ)承載能力不小于300kPa?？紤]支架搭設(shè)在已通車數(shù)年的高速公路上，其承載力滿足要求，為確保條基下地基土的承載能力，要求復(fù)核條基實(shí)際尺寸及地基土承載力[10]。根據(jù)條基尺寸及鋼管柱布置，滿足傳力要求。

4 結(jié)論

（1）TJ165 架橋機(jī)通過現(xiàn)澆支架時(shí)，大部分桿件受力滿足要求。（2）各斜向支墩墩頂處因支撐點(diǎn)未在貝雷梁節(jié)點(diǎn)上，受力較大，應(yīng)加豎桿以改善此處的受力情況，確保受力安全。（3）支墩頂部貝雷梁之間的橫向連接（雙工字鋼橫撐）應(yīng)加強(qiáng)。（4）架橋機(jī)通過時(shí)應(yīng)緩慢進(jìn)行，注意觀測支架變形，尤其是各斜向支墩墩頂處貝雷梁變形，變形過大時(shí)應(yīng)停止通過，確保安全。

該橋已于2015 年10 月建成通車，通過采用上述計(jì)算方法及加固措施，保證了結(jié)構(gòu)的受力安全，同時(shí)保證了架梁3 個(gè)月的工期，取得了較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。