大型桥梁施工临时支架分析研究

大型桥梁施工临时支架分析研究

张振

中交路桥华东工程有限公司，上海， 200120

摘要：文章首先简述了桥大型桥梁施工临时支架的重要性，结合大型桥梁施工临时支架施工存在的问题，对临时支架进行了综合评价，并且就大型桥梁施工临时支架分析研究进行了探讨。

关键词：大型桥梁；施工；临时支架

1 前言

当今桥梁施工中临时支架安全施工中存在很大的问题，因此在地桥梁施工中的规范显得尤其重要，临时支架的安全性直接关系到桥梁项目的顺利进行。所以，对全过程大型桥梁施工要求清晰明了，有助于确保施工的质量。

2 大型桥梁施工临时支架的重要性

施工支架是施工中常见的临时结构形式，目前我国常用的施工支架形式有扣件式，门式和碗扣式。随着建筑形式的变化，施工中高、大支架结构的使用日益广泛。由于支架是临时结构，长期以来，它的研究并没有引起人们的高度重视，其设计理论也还有很多不成熟的地方，加上工地现场管理的问题，致使在我国发生的建筑施工事故中有四分之一与支架的失效有关，造成了巨大的人身财产损失。

3 大型桥梁施工临时支架施工存在的问题

3.1 材料质量不合格

建筑材料是建设道路桥梁现浇盖支架的必要因素，其质量问题是决定支架质量的决定性因素。分析我国支架垮塌事故的原因，材料质量不合格是首要因素：（1）施工使用的钢管太薄，达不到施工要求的厚度，材料生产过程中，大多按负公差加工，造成钢管的壁厚小于施工的要求。（2）钢管垂直度不合格，这是因为在钢管的使用过程中部分钢管可能已经发生了弯曲和变形，在施工设计时若不考虑钢管变形对于其负重力的影响，则估算的支架的承重力则会超过钢管实际的负重力，这样则容易发生支架垮塌事故。

3.2 施工技术不规范

在建设道路桥梁的现浇盖支架时，材料质量固然重要，但是施工技术的规范度也不容忽视。施工技术不规范对于整体质量产生的影响主要表现在：（1）立杆连接处技术处理的不合格，这会造成施工过程中立杆连接处受力位置发生偏移，容易失去平衡性和稳定性，从而对于支架整体的支撑性造成不良的影响，甚至造成支架的垮塌；（2）支架地基处理的不坚实，这会造成施工过程中，支架的地基出发生下陷，是支架发生倾斜甚至垮塌。

3.3 施工安全管理不到位

（1）缺乏安全的施工方案，在施工的过程中不聘请专业的技术专家对于施工方案的安全性进行论证鉴定；（2）缺少必要的安全知识培训，施工人员缺乏安全意识，不按规定的技术进行操作。（3）选购合格的施工材料，对于施工材料和状况检验检测不到位，这些都会增加工程的安全隐患，大大增加支架出现质量问题的概率。因此，在进行道路桥梁的现浇盖支架建设之时，必须加强安全管理。

4 大型桥梁施工临时支架分析研究

4.1 模型及工况

（一）采用大型有限元软件ANSYS对该结构进行空间分析

在军用梁和军用墩的有限元模型中采用了Beam4梁单元和Link8杆单元这两种有限元单元，混凝土箱梁的底板和腹板采用Shell63板单元模拟。其中，军用梁的上下弦杆及军用墩的立柱全部采用梁单元，其它构件以杆单元为主。箱梁的浇筑分两阶段：先浇筑底板和腹板，最后再浇筑顶板。考虑到在浇筑顶板时，底板和腹板的强度和刚度均已得到发展，所以，在计算中结构和荷载按两阶段考虑，第Ⅰ阶段：底板和腹板的重量作为荷载施加到支架上，该阶段的全部外荷载由支架单独承担。第Ⅱ阶段：考虑底板和腹板的共同作用，顶板的重量作为荷载施加，该阶段的全部外荷载由支架及箱梁的底板和腹板共同承担

（二）计算荷载

根据设计资料和相关规范，主要的荷载取值为：①混凝土箱梁重量：12834.2kN（其中底板与腹板重7614.29kN，顶板重3710.98kN，翼缘板重1508.93kN）；②振捣混凝土荷载：2000N/m2；③施工人员、机具及材料荷载：1500N/m2；④箱体底板及腹板部分的模板重量：504.84kN；⑤浇筑顶板混凝土时，模板净增加的重量：79.54kN；⑥箱体宽度范围内钢管脚手架重量：264.73kN；⑦左侧翼缘板宽度范围内钢管脚手架重量：87.43kN；

4.2 结果及分析

（一）强度计算结果

军用梁共由6片桁片组成，为了叙述方便，将6片桁片按1～6号编号，其中1号桁片指靠桥梁曲线最外侧的桁片，而6号桁片指靠桥梁曲线最里侧的桁片。

（二）强度结果评价

军用梁的弦杆的钢材牌号均为15MnVNq（Q420q），弯曲容许应力[σ]=260MPa，轴向容许应力为[σ]=250MPa，屈服强度σ=420MPa。根据《公路桥涵设计通用规范》和《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，临时性钢结构容许应力的提高系数可以取1.3或1.4。则该结构的相应弯曲容许应力值为338MPa或364MPa，而轴向容许应力值为325MPa或350MPa。由计算可知，上弦杆的最大应力为-300.12MPa，出现位置在3#桁片距桁架左端18m处；下弦杆的最大应力为345.22MPa，出现位置在2#桁片从左数第2根X3的跨中。

根据相关规范，如果N/A≥M/W，即轴力产生的正应力大于或等于弯曲产生的正应力时，容许应力值应取轴向容许应力值。计算表明上下弦杆的受力属于该种情况，故取轴向容许应力值作为评价标准。从以上分析结果可以看出，上弦杆的应力满足考虑取1.3的提高系数后的容许应力要求，而下弦杆的应力满足考虑取1.4的提高系数后的容许应力要求（按组合V考虑，可取该容许应力）。同时，考虑到上弦杆为受压构件，其容许应力应考虑稳定性的影响。经计算上弦杆X1的长细比为21.9，X2的长细比为24.2，可以不考虑稳定性对强度验算的影响。军用梁的腹杆除F5为15MnVNq外，其余均为16Mnq。16Mnq的屈服强度为340MPa，轴向容许应力为[σ]=200MPa。腹杆的最大