關鍵詞：復合支架，托支架，有限元，模型分析
　　摘要：本文結合某鐵路專線直線段實例，設計和分析了一種適用于利用承臺結構進行直線段澆筑的托支架臨時結構形式，該形式不僅受力明確，便于施工，而且可以根據現場實際進行適當變換以適應施工要求。經過實際驗證，托支架臨時結構滿足現澆直線段施工要求。
　　隨著橋梁工程的發展，越來越多的橋梁在架設過程中需要采用臨時結構進行墩柱、上部結構施工。特別是上部結構的臨時支撐結構，滿堂支架、墩梁支架、貝雷梁支架、混合支架等結構形式多樣，一般需根據工程實際情況選擇最易施工和風險最小的結構形式。以下結合某工程實例介紹托架式現澆支架。
　　1工程概況
　　某鐵路專線連續梁，原設計現澆直線段10m長，采用支架法現澆，但后期根據施工實際情況發現，由于該橋墩高，與隧道連接，現澆直線段10m長將導致支架在黃土高邊坡上至少搭設30m高，安全風險大。經與設計方協商，最終考慮將直線段縮短至4.45m，利用橋臺設置臨時結構，雖仍有2m懸挑，但較原有方案安全度增加。為此，設計一種混合支架，充分利用橋臺來進行臨時結構施工。
　　2方案設計
　　現澆段托架設置于承臺外側，縱向兩排雙拼I45a工字鋼，與承臺連接處鑿出84cm（高）×54cm（寬）×17cm（深）槽，內測連接板與承臺主筋焊接牢固，并與采用兩排φ22錨栓錨入混凝土內，外側連接板與I45a工字鋼焊接牢固，內外側連接板采用Φ22精軋螺紋鋼連接，I45a工字鋼托架上為縱向雙拼I45a工字鋼，縱向雙拼I45a工字鋼與承臺連接處鑿出58cm（長）×54cm（寬）×17cm（深）槽，內測連接板與承臺主筋焊接牢固，并與采用兩排φ22錨栓錨入混凝土內，外側連接板與I45a工字鋼焊接牢固，縱向雙拼I45a工字鋼上鋪設橫向雙拼I32a工字鋼，橫向雙拼I32a工字鋼上搭設雙拼Φ20鋼管立柱（承臺上）和單拼Φ20鋼管立柱（承臺外），橫向間距為3.35m，縱向間距1.05m(承臺上)和1.0m（承臺外），Φ20鋼管立柱上橫向布置雙拼I32a工字鋼，Φ20鋼管立柱上下與雙拼I32a工字鋼采用15mm連接板連接，雙拼I32a工字鋼上縱向布置I32a工字鋼間距根據受力大小為30cm、50cm、90cm、100cm不等，縱向I32a工字鋼上鋪設橫向的I20a工字鋼，間距為60cm，I20a工字鋼頂部鋪設10×10cm方木，間距為30cm。如圖所示：
　　
　　圖1托架支架結構圖
　　3模型分析
　　采用midascivil對該托支架進行分析，建模思路：按照實際位置和尺寸進行模擬，各點連接根據實際可達到焊接水平或連接方式按釋放自由度或設置只受壓節點進行精確模擬，模型模擬到到縱向I32a工字鋼。該結構模型建立如圖：
　　
　　圖2托支架模型圖
　　3.1荷載計算
　　根據《公路橋涵施工技術規范》（JTJ-2000）規定，計算該段各部分荷載計算，其中，新澆混凝土自重按照4.45m跨徑梁部混凝土數量約為60立方米，混凝土自重約為平均到支架結構整個跨度內為：；模板及支架自重約145KN，整跨的均布荷載約為；施工人員及材料堆放荷載取2.5KN/m2,整跨的均布荷載為；混凝土振搗荷載取2.0KNKN/m2,整跨的均布荷載為。
　　則梁段范圍內均布荷載。懸挑的1m施工平臺內均布荷載。
　　3.2受力分析
　　3.2.1縱向I32分析
　　I32豎向位移最大位移發生在左側懸臂端，由于I32與下部雙拼工字鋼相連，連接處位移隨下部變化，因此I32右側端部撓度為4.661-4.517=0.144mm（<2*1000/400=5mm）,滿足要求。中部撓度最大為6.806-5.4=1.406mm（<1300/400=3.25mm），滿足要求。
　　最大彎應力16.2Mpa<[σ]=145Mpa。最大剪應力8.5Mpa<[τ]=85Mpa，滿足要求。
　　
　　
　　
　　圖4I32工字鋼豎向位移云圖
　　
　　
　　圖5I32組合應力云圖
　　
　　
　　圖6I32剪應力云圖
　　3.2.2橫向雙拼I32分析
　　結構中鋼管柱上部橫梁、下部脫架上橫梁均采用雙拼I32，一并分析。
　　雙拼I32豎向位移最大位移發生在雙拼I32中部，撓度為8.47-1.918=6.55mm（<6700/400=16.75mm）,滿足要求。
　　最大組合應力73.7Mpa（<[σ]=145Mpa），滿足要求。
　　最大剪應力38.6Mpa（<[τ]=85Mpa），滿足要求。
　　3.2.3鋼管立柱分析
　　φ200鋼管最大需承受199.7KN的壓力，其壁厚5mm，計算相關參數：
　　
　　
　　
　　
　　
　　由《鋼結構設計規范》附錄C軸心受壓構件的穩定系數，按b類見面軸心受壓構件查表并進行線性插值
　　
　　
　　φ200鋼管承載力及穩定性滿足要求。
　　3.2.4雙拼I45分析
　　最大組合應力91.6Mpa<[σ]=145Mpa，最大剪應力39.0Mpa<[τ]=85Mpa。
　　
　　圖7托架組合應力云圖
　　
　　圖8托架剪應力云圖
　　3.2.5錨固及預埋板分析
　　水平縱梁進行螺栓錨固，斜撐預埋鋼板焊接。根據托架反力，上部縱梁螺栓錨固處主要承受剪力264.5KN，由6個螺栓承擔，每個螺栓承擔44.1KN，螺栓直徑22mm，抗剪強度設計值為190N/mm2單個螺栓抗剪承載力
　　N=3.14*22*22*190/4*1000=72KN(>44.1KN)。
　　下部托架采用鋼板焊接剪力為329.6KN,連接板與預埋板用6個螺栓連接，每個螺栓承擔55KN，螺栓直徑22mm，抗剪強度設計值為190N/mm2單個螺栓抗剪承載力
　　N1=3.14*22*22*190/4*1000=72KN(>55KN)
　　工字鋼與連接板采用焊縫連接，按照直角焊縫公式，焊縫抗剪承載力：
　　N2=[636-（4*18）]*0.7*18*160/1000=1137KN（>329.6KN）
　　焊縫抗壓承載力：
　　N3=[1270-（4*18）]*0.7*18*160*1.22/1000=1387KN（>265.1KN）
　　3.2.6I20橫梁分析
　　I20橫梁為計入整體模型，單獨分析，按相關規范取值計算荷載后，荷載分布近似如圖示：
　　
　　圖9I20橫向布載示意圖
　　橫梁最大組合應力5Mpa<[σ]=145Mpa，最大剪應力7Mpa<[τ]=85Mpa。
　　4施工步驟
　　通過計算分析可以看出，托支架形式可以滿足荷載要求，且便于施工，主要施工步驟包括：1)進行支架地基處理（包括承臺和灌注樁施工），使承載力達到要求；2）搭設支架平臺；3)安裝支座并預留支座預偏量；4）按照直線段重量，用砂袋進行預壓，預壓按照四級進行，分別是0→50%→80%→100%→120%；每一級預壓均記錄測點標高，卸載時，反向施工，同樣記錄測點標高，分析測量數據，計算出非彈性變形和彈性變形，將彈性變形記入平臺的預拱度中；5)安裝底模板和外側模。6)安裝底板、腹板鋼筋、縱向預應力管道、豎向預應力粗鋼筋及邊跨合龍段鎖固預埋件，預留合龍段施工吊帶孔。7)安裝內模板。8)安裝頂板鋼筋、縱向預應力管道、橫向預應力筋及邊跨合龍段鎖固預埋件，預留合龍段施工吊桿孔。9)灌注混凝土。
　　5小結
　　通過對托支架形式的分析可以看出，托支架較適用于利用承臺進行梁體現澆，采用該支架受力明確、施工風險小，該橋梁已成功采用該結構完成施工任務。托支架的形式還可以根據現場實際情況變換成下部支架，上部托架形式，但托架斜撐長度有所增加。托支架形式的分析不僅對今后類似工程臨時結構設計提供了一句，而且豐富了臨時結構類型。
　　參考文獻：
　　[1]《建筑施工計算手冊》;
　　[2]《公路橋涵設計手冊基本資料》;
　　[3]《鋼結構設計規范》;
　　[4]《公路橋涵施工技術規范》;
　　[5]《路橋施工計算手冊》；