偏载受力临时钢支架设计关键问题探讨

偏载受力临时钢支架设计关键问题探讨 【摘 要】近年来，随着经济的发展和社会的进步，人民群众对基础设施建设的要求不断提高，国家不断加大在工程建设中的投资力度，为了保证工程质量，提升居民的生活品质，在进行桥梁建设时必须严格重视偏载受力临时支架的安全性，只有确保偏载受力临时钢支架的安全性才能进一步提高桥梁建设的安全系数。 【关键词】偏载受力；临时钢支架；提高安全系数 在进行桥梁建设时，如果桥梁跨越道路交通设施，为了避免桥梁建设阻断道路交通设施，应该采用钢混组合结构体系桥梁的设计方案和在现状道路上设置临时支架上拼接钢箱梁的施工方案。 一、支架设计的关键问题 在正常运行的道路上方进行桥梁施工建设时，如果所建设的钢梁为曲线线形并且与现状道路斜交会导致临时支架结构上的作用荷载产生非常明显的空间效应，这时的支架便处于空间偏载受力的状态。为了确保施工过程中临时支架的安全性，进行支架设计时应该采用空间算法的内力分析结果。 1.支架设计荷载的确定 对偏载受力临时钢支架设计进行探讨应该结合一定的实际例子，这样能够分析地更为具体和透彻。如一座跨越环路立交桥主要结构为钢-混凝土组合梁结构，且该立交桥C匝道桥曲线梁的曲率半径为80米，钢箱梁拼接线与环路主路之间的夹角为51度。在环路的主路位置设置钢梁架设拼接缝就必须将临时支架搭建在环路主路机动车道上，同时为了不影响道路交通的正常运行，施工过程中只能占用环路左右幅各一个车道，这就要求支架顶部需被悬挑出1.43米。而且施工方按照合同中规定的净空要求，不能设置斜撑来支撑支架的悬空部分，这就导致了产生于临时支架顶部拼接平台上的四个临时支撑反力差异过大，使临时支架处于很复杂的受力状态中，容易造成支架弯曲或者压断。在桥梁工程建设中必须充分重视支架的安全性问题，这是保证工程施工正常运行的关键。 设置临时支架的主要目的是为了承受施工的荷载，主要从两个阶段来实现。在进行单段钢箱梁吊装时，临时支架需承受单段钢箱梁的偏载，在进行两段钢箱梁拼接时，临时支架需要同时承受这两段钢箱梁的重量。在这个过程中，最为危险的阶段属于单段钢箱梁的吊装阶段，在对支架受力状态进行分析时主要通过分析单端钢箱梁在自重作用下四个临时支撑处处存在的支反力的分布状况。得到如下的分析结果：在单段箱梁的吊装阶段，作用在临时支架上内侧与外侧支点的反力比例约为1：2，同时会在面内和面外造成扭矩，导致临时支架处于复杂的受力状态下，因此在设计过程中必须要进行空间分布的支反力计算。 2.设计方案 支架的主要组成部分包括主梁、钢管柱、斜撑以及基础等部分。在净空的限制条件下，由于无法设置支撑会导致主梁在较大的弯矩作用力下，为了提高主梁的荷载能力，需要采用焊接箱形梁。焊接箱形梁的顶底板应该采用厚度达24毫米的钢板，腹板应使用厚度为16毫米的钢板，采用坡口焊的形式进行顶板和腹板之间的连接。为了提高集中力作用处和支撑处的荷载能力，需要在这两处位置设置加劲肋，同时应该将加劲肋和焊接箱形梁焊接为一个整体。 主梁的钢管柱采用直径为325毫米，壁管厚度为12毫米的钢管，其作用是用来承受轴向力。应该在钢管柱之间设置斜撑，斜撑主要采用直径为159毫米且壁管厚度为8毫米的钢管，设置斜撑的主要目的是在保证钢管柱轴向力的同时能够有效抵抗水平力作用。同时需要将厚度为700毫米的配筋混凝土作为基础设置，配筋混凝土上方应该设置预埋钢板，将钢管柱和预埋钢板进行焊接，使它们能够连接到一起，除此之外还需要设置足够的加劲。 二、支架的安全性验算问题 支架的安全性盐酸主要包括支架的强度控制、支架的稳定验算以及支架支架的刚度验算。为了确保支架具备良好的支撑作用，避免发生事故，保证工程建设正常进行，必须对支架的安全性进行验算。 1.支架的强度控制 确定钢材设计的限定值是实现强度控制的首要和重要举措。由于环境的不同和施工条件的不断变化，在施工过程中对于公路桥的涵钢结构和木结构设计主要采用容许应力法设计。临时支架采用Q235B级钢材，钢材的容许弯曲应力为135MPa，容许剪应力为85 MPa，容许拉应力为140 MPa，为了确保支架能够正常发挥作用，支架使用的材料必须严格遵照规定和要求。 为了确保结构的安全性，在对构件进行应力计算时可以按照全截面设计，同时应将应力比控制在0.95，应力比控制值和材料强度取值应该满足以下条件：Yield stress，Fy 为235；允许的法向应力f为140；允许的剪应力fv为85；考虑假设的剪力？为Yes；Stress Ratio Limit 为0.95。材料满足强度控制条件后，为了进一步满足设计方案的要求，还需要采用合理的构造措施。钢管柱和主梁连接处以及斜撑和钢管柱连接处是实现合理的构造措施的两个关键部位。在其中一个关键部位处即钢管柱和主梁连接处，因为存在偏载作用下柱顶可能出现受拉的情况，需要在钢管柱上设置桩帽，采用角焊缝连接的办法连接主梁和桩帽。还需要在钢管柱和主梁连接处设置支撑加劲肋，目的是为了使传力更加顺畅，加劲肋应该与翼缘或者腹板进行焊接。将圆形钢管应用到斜撑和钢管柱中，斜撑和钢管的节点连接部位是设计中的薄弱环节，但是由于各斜撑所承受的轴力较小，因此，在节点部位进行焊缝连接是焊高可以大于或等于6毫米。 2.稳定验算 结构的稳定性关系到桥梁支撑的正常运行，同时关系到桥梁建设工程能否顺利进行。同时为了提高安全系数和降低企业的施工成本，在进行桥梁建设时必须做好材料稳定性的验算工作。稳定验算工作主要包括三个部分，即结构整体稳定、构建整体稳定和构建的局部稳定。结构失稳会严重影响工程进度，同时造成安全隐患，其含义主要为在外力作用下，结构的平衡状态受到干扰而导致结构变形甚至毁坏。 实现结构的整体稳定需要采用理论方法，主要通过利用程序对结构进行屈曲分析，以获得屈曲安全系数，屈曲安全系数必须足够大才能够保证结构的稳定，通常情况下，其安全系数需要大于5，而且在其安全系数为13时，结构的整体稳定才能获得足够的保障。 按照构件整体稳定接受力在形式上存在的不同，可以划分为轴向受压构件和压弯构建验算。支架中主要构件的整体稳定性验算按照压弯构件来获得，遵照钢结构设计规范5.2.5的规定。剪刀撑的整体稳定性验算遵照钢结构设计规范5.1.1的规定。 构件的局部失稳主要表现形式有梁的翼板弯曲失稳、腹板弯曲失稳和腹板剪切失稳。通过构造措施能够实现梁的局部稳定。增加板厚以及设置加劲肋能够提高腹板的稳定临界应力。 3.刚度验算 刚度是结构所具备的能够抵抗变形的能力。由于支架的悬挑工作平台相对较大，支架悬臂端的竖向挠度成为设计控制的关键因素。相关规定要求临时结构的竖向挠值度在和有关部门进行商定前不准自行决定。规范中悬臂梁端的挠度容许值为L/300，支架的悬挑长度为1430毫米，可容许的竖向挠度值为4.77毫米，结构在不利荷载组合的作用下，悬臂端最大的竖向挠度为4056毫米，这一挠度值满足容许的挠度需求。 三、结语 随着经济发展和人民群众对道路桥梁需求的不断增加，桥梁工程被广泛投入到建设中去，为了保证桥梁工程的质量和提高桥梁施工的顺利进行，必须提高桥梁施工过程中偏载受力临时支架的安全性，系统研究偏载受力临时钢支架设计的关键问题，并将研究成果应用到临时钢支架的设计中，同时为其他类似工程提供技术支持。 参考文献： 1陈扬骥.临时钢支架设计的关键问题J.钢结构设计规范，2011（5）第 6 页 共 6 页