钢筋砼系杆拱桥现浇拱肋支架设计与施工.doc

钢筋砼系杆拱桥现浇拱肋支架设计与施工钢筋砼系杆拱桥现浇砼拱肋支架设计与施工摘要:文章结合丽香铁路神鹰路特大桥25#~26#墩1-64m下承式预应力混凝土系杆拱桥拱肋施工实例,应用设计给定的“拱轴线及拱肋截面高度变化”方程,分析推导拱肋底、顶板边缘高度变化曲线方程;在此基础上利用Excel和AutoCAD软件绘制拱肋三维模型图进行碗扣式钢管支架布置方案比选;并基于MidasCivil2015有限元软件对现浇拱肋碗扣式钢管支架采用整体建模进行半刚性、半弹性验算分析,保证了支架结构设计的安全性和经济性。整体建模分析过程中,应用解析法推导拱肋底、顶部坐标,并在此基础上综合应用Excel、Autocad及Midascivil等工具软件,为快速、准确编制支架设计方案提供了一种新的途径。关键词:拱肋施工;整体建模;半刚性、半弹性;验算分析;碗扣式钢管支架;解析法;拱肋坐标引言:碗扣式脚手架是一种常用的承插式钢管脚手架,在建筑领域应用广泛。现行规范如:《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范(JGJ166-2008)》、《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程(TB10110-2011)》以及《建筑施工临时支撑结构技术规范(JGJ300-2013)》等,均对碗扣式脚手架设计、施工、验收及管理环节作出了相关规定要求,但不同规范间要求存在一定差异,给工程技术人员应用带来一定困惑;公司范围内碗扣式满堂支架专项方案采用有限元电算分析实例较少,当前利用有限元软件进行设计、分析还是部分技术人员较为薄弱的一个环节。为给工程技术人员提供碗扣式满堂支架半刚性、半弹性分析及软件综合应用参考案例,依托神鹰路特大桥系杆拱桥现浇混凝土拱肋施工碗扣式满堂支架设计资料及现场施工,撰写本论文。工程概况丽香铁路神鹰路特大桥25#~26#墩设计为1-64m下承式预应力混凝土系杆拱桥,该桥上跨神鹰路(机场路),同神鹰路(机场路),斜交位置距离香格里拉机场约500m,平面位置见图1-1。图1-1系杆拱桥平面位置图系杆拱桥孔跨布置为1-64m,系梁按整体箱梁布置,采用单箱双室预应力砼箱型截面;系梁上方设置2道工字型和矩形变截面钢筋砼平行等宽拱肋,;拱肋和系梁之间按7m间距共设置7对竖向吊杆,拱顶3对吊杆位置各设1道钢筋砼箱型截面横撑连接2道拱肋,、。系杆拱桥拱肋轴线设计为二次抛物线(坐标原点为拱肋顶部),其方程为:y=--32≤x≤32;拱肋法线方向截面厚度b也随x按二次抛物线变化,其方程为:b=+-28≤x≤28。设计结构形式见图1-2:图1-2系杆拱桥设计结构图系杆拱桥设计施工方式为“先梁后拱法”施工,为加强拱脚与系梁连接部位的整体性,按设计建议拱肋拱脚部位同系梁砼一起灌注,(即x=±),剩余拱肋采用整体现浇方式施工。总体方案经技术经济比选,系杆拱桥系梁部分采用“钢管柱+贝雷梁”搭设支架现浇施工;两道拱肋及拱顶3道横撑在前期系梁施工基础上采用:“碗扣式脚手架搭设满堂支架,厂家定制拱肋钢模板(横撑采用胶合模板),混凝土利用泵车入模一次性浇筑混凝土施工”,拱肋(含横撑)施工期间系梁支架及防护棚不拆除,以保证结构受力和行车安全。三维建模坐标计算为绘制拱肋三维模型,需要推算拱肋底、顶部坐标方程,首先对拱轴线方程:y=--32≤x≤32求导得到拱轴线斜率为:k=-2*-32≤x≤32(1),则拱轴线上任一点切线同x轴夹角为:A=arctank(2),再结合拱肋截面厚度方程:b=+-28≤x≤28,则可推算得到拱肋底、顶部坐标方程分别为:X底=x-b2sinAY底=y-b2cosAX顶=x+b2sinAY顶=y+b2cosA其中x,y为拱轴线坐标,-28≤x≤28(3)根据上述公式,利用Excel函数计算功能,按x=,拱肋底、顶部相应位置坐标见表3-1【注:为方便导入CAD自动绘制拱肋曲线,需用“&”将X,Y计算坐标值连接组成导入坐标(x,y)】:表3-1拱肋底、顶部坐标计算表结构建模根据Excel计算得到的拱肋底、顶部导入坐标(x,y),利用AutoCAD面域、拉伸、镜像或复制及实体布尔运算等命令绘制拱肋三维结构模型见图3-1,根据三维结构模型图结合实践经验比选确定碗扣式满堂支架布置方案见图3-2。图3-1拱肋三维结构模型图(图中尺寸单位:m)图3-2碗扣式满堂支架布置方案(图中尺寸单位:cm)支架检算模型建立采用MidasCivil2015软件建立碗扣式满堂支架结构空间有限元分析模型,碗扣式支架采用梁单元模拟。为方便加载,拱肋部分碗扣式支架顶