大悬臂盖梁优化穿心棒法施工受力分析
悬臂浇筑梁体临时支承受力验算分析
悬臂浇筑梁体临时支承受力验算分析摘要：本文结合工程实例，介绍现浇预应力连续箱梁悬臂法施工中，临时固结措施采用钢筋混凝土柱临时支墩施工时，临时支墩和支架的施工设计，并着重对支墩和支架进行分析验算，证明该结构满足设计要求。
关键词：连续梁桥；悬臂浇筑；临时支墩；支架；设计；施工；验算1 工程概况湖南某高速公路大桥为跨越小河流与跨越铁路而设置的跨线桥。
在第20、21、22跨主桥部分是跨越正在运营的铁路，综合考虑铁路的运营线和规划线进行方案比较，最后经铁路主管部门方案审批，确定桥跨布置形式为：上部结构采用40m+70 m+40 m预应力混凝土现浇连续箱梁，要求采用悬臂浇筑的挂篮对称浇筑施工方案，施工时对铁路既有线搭设棚洞进行安全防护，确保安全。
立面图如图l所示。
图l 大桥立面示意挂篮施工悬臂浇筑总体施工方案为：先施工20、21号墩顶梁体0号块、1号块，并进行临时固结形成“T构”，然后再依次采用挂篮施工对称浇筑2号、3号块至合龙段前段，然后两个T构合龙后，解除约束进行体系转换，形成连续梁。
临时固结体系施工时采用了混凝土临时支墩和钢管支架搭设作业平台作为0号块、1号块的支架基础，临时支墩和钢管支架基础利用主墩承台，混凝土临时支墩在承台内预先埋设钢筋，作为临时支墩锚固用，并与悬浇施工一起构成支承体系，而支架顶部利用工字钢和方木作为龙骨，支撑底模。
2 临时支墩及支架设计临时支墩设计，是利用薄壁墩两侧4个直径1．5 m临时墩柱，采用C30钢筋混凝土，每个0号块设4根，间距4．6m×4．8 m。
立柱底部钢筋插入主墩承台内170 cm，立柱顶部与箱梁底板连接，钢筋插入现浇1号块底板内57 cm，形成临时锁定墩，临时支墩顶部15 cm厚混凝土中间部分采用砂筒式临时支座，以便完成边跨合龙后临时支墩的迅速拆除，完成体系转换。
支架设计时按承台及临时支墩作为基础，采用临时支墩墩顶穿钢棒，上铺工字钢作为平台而形成。
临时支墩及支架设计如图2所示。
穿心棒法盖梁施工计算书(工字钢)(参考模板)
托担法盖梁施工计算书一、工程概况盖梁设计尺寸：双柱式盖梁设计为长11.95m，宽2.1m，高1.6m，混凝土方量为38.35方，两柱中心距6.95m。
盖梁如图所示：1预埋直径110mm 硬质PVC管，较高立柱根据高差来进行标高调整，保证两预留孔处于同一个标高，施工时把有关主筋间距和上下层箍筋间距作微调；2）插入钢棒：柱顶插入一根直径为9cm，长度为300cm的钢棒，作为主梁工字钢支撑点，钢棒外伸长度一致；3）安装固定装置和机械式千斤顶。
4）吊装主梁工字钢，利用φ25精轧螺纹钢，夹紧主梁工字钢，上铺I12.6工字钢作为分配梁；5）拆除钢棒，封堵预留孔：盖梁施工完成后把预留孔用细石混凝土封堵。
三、受力计算1、设计参数1）I12.6工字钢截面面积为：A=1810mm2截面抵抗矩：W=77×103mm3截面惯性矩：I=488×104mm4弹性模量E=2.1×105Mpa钢材采用Q235钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=215Mpa。
2）主梁工字钢横向主梁采用2片45b工字钢。
截面面积为：A=11100mm2截面抵抗矩：W=1500×103mm3截面惯性矩：I=33760×104mm4弹性模量E=2.1×105Mpa3）钢棒钢棒采用φ90mm高强钢棒(A45)，截面面积为：A=3.14×452=6362mm2，抗剪强度设计值［τ］=125Mpa。
2、荷载计算1) 混凝土自重荷载（考虑立柱混凝土重量）W1=38.35×26=444.3kN；2）支架、模板荷载A、2片I45b组成主梁,长12m，纵向工字钢长4.5m，间距30cm。
W2=12×0.874×2+0.142×4.5×（11/0.3）=54.3kN；B、定型钢模板,重量由厂家设计图查询得到。
W3=6800×10=68kN；3）施工人员、机械重量。
悬臂梁受力分析
悬臂梁受力分析
分析悬臂梁这个简化模型所受各外力的特性。
悬臂梁是在材料力学中为了便于计算分析而得到的一个简化模型，悬臂梁的一端是固定支座，另一端为自由端。
在荷载作用下，可根据力的平衡条件求得悬臂梁的固定端的支座反力，包括水平力、竖向力以及弯矩，并可据此画出轴力图、剪力图与弯矩图。
由于梁一般承受竖向的集中荷载或均布荷载的作用，故支座的水平反力为0。
受力分析将研究对象看作一个孤立的物体并分析它所受各外力特性的方法。
外力又包括主动力和约束力。
又称画隔离体图，或画示力图，是进行力学计算的基础。
相关计算
在预估截面尺寸时，对于混凝土悬臂梁，其截面高度一般取悬挑长度的1/5。
在计算配筋时，应有不少于2根上部钢筋伸至悬臂梁外端，并向下弯折不小于12d，其余钢筋不应在梁的上部截断，而应按规范规定的弯起点位置向下弯折，并按规定在梁的下边锚固。
弯起角宜取45°或60°，在弯终点外应留有平行于梁轴线方向的锚固长度，且在受拉区不应小于20d，在受压区不应小于10d。
浅谈穿心钢棒法在盖梁施工中的应用
浅谈穿心钢棒法在盖梁施工中的应用摘要：本文介绍了当前盖梁施工中的几种支架形式以及在施工中的优缺点，并以资兴高速公路工程ZXTJ-02标滑溪大桥盖梁支架施工方法的选定及优缺点，对穿心钢棒法的建模和受力进行了简单的分析，阐述了穿心钢棒法适用于变截面高墩盖梁施工。
关键词：穿心钢棒法；盖梁；柱间系梁；变截面墩柱第一章引言在桥梁施工中，盖梁支架具有重要作用，对施工质量、安全、工期都有着直接的影响，盖梁支架的形式也是千变万化，所以在施工施工中采用什么样的支架形式成了工程师们首要烦恼，必须根据桥梁形式采用合理的支架形式才能提高施工质量，保证施工安全，缩短施工工期。
本文以几种常用盖梁支架的特点及优缺点并结合实际案例对穿心钢棒法在变截面高墩盖梁施工中的应用给予阐述。
第二章几种常用盖梁支架的特点及优缺点2.1满堂支架法满堂支架法是采用碗扣式脚手架在经过地基础处理的地面上搭设的支架，施工荷载由支架立杆传递到地面。
（如下图所示)满堂支架法是比较传统的支架方式，优点是对盖梁线型控制比较好，杆件可根据地势和墩柱的高低自由调整盖梁底模的高度，方法比较灵活。
缺点是满堂支架法对地基承载力要求高，需要进行地基处理加上人工搭设支架需要大量人力和时间，对工期影响较大。
2.2抱箍法抱箍法的原理是利用高强螺栓将两片抱箍抱扣在墩柱上，用抱箍和墩柱所产生的静摩擦力来克服盖梁施工荷载。
（如下图所示）抱箍法优点是支架形式简单搭设简便，抱箍法的原理是利用高强螺栓将两片抱箍抱扣在墩柱上，用抱箍和墩柱所产生的静摩擦力来克服盖梁施工荷载，所以不需要进行地基处理，省人又省时，缺点是如遇到不同截面尺寸的墩柱抱箍不能够重复利用从而增加施工成本，如果抱箍与墩柱产生的静摩擦不够会产生支架下沉现象。
2.3穿心钢棒法穿心钢棒法的原理是在浇筑墩柱混凝土时在墩柱内提前埋设预留孔道，支架搭设时在孔道内穿入钢棒，由钢棒将施工荷载传递到墩柱。
穿心钢棒法的优点是施工荷载最终由墩柱承受，不存在支架下沉的问题，任何截面的墩柱都可使用有利于周转，适合高墩施工，支架形式简单搭设简便。
大尺寸盖梁穿钢棒法施工技术
大尺寸盖梁穿钢棒法施工技术作者：李佳来源：《城市建设理论研究》2013年第09期摘要：盖梁穿钢棒法施工因简便、安全，低成本而成为桥梁盖梁施工支撑系统的一种重要方式，得到越来越广泛的应用，本文详细介绍了穿钢棒法的设计方案、受力检算，及施工技术措施。
关键词：高墩盖梁无支架穿钢棒法检算中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1 工程概况及施工方案的选择坡鸾中桥位于宜州市德胜镇。
桥梁中心里程为K37+107，全长85.60m；平面位于半径R=1074.71m的圆曲线上，纵面位于0.36%的直线坡上；采用的孔跨式样为（4×32m）；上构为32m后张法预应力砼简支梁。
下构为T形桥台及矩形双柱式桥墩。
矩形双柱式桥墩及盖梁结构如图1所示。
图1矩形双柱式桥墩及盖梁结构图本桥桥址处地质条件较差，地基承载力不足，中部1号、2号及3号桥墩均高达21m，采用传统的落地支架法施工盖梁不仅需要进行大工程量的地基处理，租赁众多的钢管、扣件，及耗费大量人工工时，且因支架高度大，其变形量、沉降量也随之增大，安全稳定性差，影响到盖梁的施工质量及施工安全。
因此落地支架法施工盖梁无论是从技术还是经济效益方面对本桥而言都不是较佳选择。
根据桥梁的结构设计情况，结合现有施工设备及施工经验，经技术、经济及工期几个方面进行多方案的综合分析评估，决定选用穿钢棒法施工盖梁。
2方案设计及施工流程1）方案设计穿钢棒法施工盖梁，首先是在浇注墩柱时，在墩柱顶部设计位置预埋硬质PVC管形成顺桥向的预留孔，成孔直径为15cm，墩柱施工完成后，在孔内穿放φ11mm实心圆钢棒作为承重梁，圆钢承重梁上横桥向摆放纵梁，承重梁及纵梁形成盖梁施工时承受荷载的关键结构，分配梁、模板、混凝土等荷载通过纵梁传递至承重梁，最后由承重梁传给桥墩。
因本桥不仅盖梁砼数量大，且矩形双柱相距较远，故要求纵梁承受的弯矩也大，一般的型钢纵梁难以承受，需选择其经材料作纵梁。
基于施工成本考虑，纵梁的材料尽量从项目部现有材料上选用，经对现有材料进行了调查和受力分析计算，从中选用了组装方便，承载力大的六四型军用梁作纵梁。
盖梁穿心棒工程方案(一)
盖梁穿心棒工程方案一、实施背景在桥梁建设中，盖梁穿心棒是一种常用的施工方法。
它通过在梁体上预埋穿心棒，并利用钢筋混凝土梁体的受压性能，将穿心棒与梁体紧密连接，从而提高桥梁的承载能力和稳定性。
二、工作原理盖梁穿心棒工程的工作原理主要包括以下几个步骤：1.钢筋预埋：在梁体的混凝土结构中预埋穿心棒的钢筋。
2.梁体浇筑：在预埋钢筋的基础上，对梁体进行混凝土浇筑，使其与穿心棒紧密结合。
3.穿心棒固定：在梁体浇筑完成后，对穿心棒进行固定，确保其与梁体的连接牢固可靠。
三、实施计划步骤1.前期准备：确定盖梁穿心棒工程的具体要求和设计方案，制定详细的施工计划。
2.钢筋预埋：按照设计要求，在梁体的混凝土结构中预埋穿心棒的钢筋。
3.梁体浇筑：在预埋钢筋的基础上，进行梁体的混凝土浇筑。
4.穿心棒固定：在梁体浇筑完成后，对穿心棒进行固定，确保其与梁体的连接牢固可靠。
5.完工验收：对盖梁穿心棒工程进行验收，确保其符合设计要求和施工标准。
四、适用范围盖梁穿心棒工程适用于各类桥梁的建设，特别是大跨度、高承载的桥梁。
它可以提高桥梁的承载能力和稳定性，延长桥梁的使用寿命。
五、创新要点盖梁穿心棒工程的创新要点主要包括以下几个方面：1.设计优化：通过优化穿心棒的布置和数量，提高梁体与穿心棒的连接效果。
2.施工工艺改进：采用先预埋穿心棒，再进行梁体浇筑的施工工艺，提高施工效率和质量。
3.材料选用：选择高强度、耐腐蚀的钢筋和混凝土材料，提高穿心棒与梁体的连接强度和耐久性。
六、预期效果盖梁穿心棒工程的预期效果主要包括以下几个方面：1.提高桥梁的承载能力和稳定性，增强桥梁的抗震能力。
2.延长桥梁的使用寿命，减少维修和加固的频率和成本。
3.提高施工效率和质量，缩短工期，降低施工风险。
七、达到收益盖梁穿心棒工程的达到收益主要包括以下几个方面：1.提高桥梁的承载能力和稳定性，确保桥梁的安全运行。
2.减少桥梁的维修和加固成本，降低维护费用。
3.缩短工期，提高施工效率，降低施工成本。
悬臂梁受力计算
悬臂梁受力计算
悬臂梁是一种常见的结构形式，广泛应用于工业、建筑、交通等领
域中，其受力计算是悬臂梁设计中的关键一步，下面来详细介绍悬臂
梁受力计算的方法。
1. 确定荷载情况
首先要确定悬臂梁的荷载情况，包括静荷载和动荷载。
静荷载通常包
括自重、负荷和外加荷载等，动荷载包括风荷载和地震荷载等。
各种
荷载的大小和分布情况直接影响悬臂梁的受力情况。
2. 绘制荷载图及剪力图
绘制悬臂梁的荷载图及剪力图是受力计算中必要的步骤。
首先，应根
据荷载情况绘制悬臂梁的荷载图，确定各个节点处的荷载大小及方向。
其次，根据荷载图绘制悬臂梁的剪力图，并对各个节点处的剪力进行
计算。
3. 计算弯矩
在确定悬臂梁的剪力图之后，需要计算每个截面处的弯矩。
根据悬臂
梁的几何形状和荷载情况，可以利用静力学原理求解各个截面处的弯矩。
同时，需要注意考虑悬臂梁受剪应力和挠曲应力的影响。
4. 确定截面尺寸和材料强度
根据确定的荷载、剪力和弯矩等信息，可以计算出悬臂梁截面所需的最小尺寸，以及所需的材料强度。
在确定截面和材料之后，需要进行强度校核，确保悬臂梁能够承受所受荷载和剪力的作用，并满足工程要求。
5. 编写设计报告
最后，需要编写悬臂梁设计报告，记录所确定的荷载情况、剪力图、弯矩计算结果、截面尺寸和材料强度等信息，以及对强度校核的结果进行说明。
设计报告需要遵循相关标准和规范要求，确保悬臂梁的设计符合工程要求和安全规范。
大悬臂盖梁无落地支架力学验算分析
大悬臂盖梁无落地支架力学验算分析一、引言大悬臂盖梁是工程施工中常见的一种结构形式，它通常用于桥梁、大跨度厂房等建筑中。
在实际的工程中，大悬臂盖梁的设计和施工需要考虑到力学性能，以确保结构的稳定和安全。
本文将对大悬臂盖梁无落地支架的力学验算进行分析，以探讨其受力特点和结构设计原则。
二、大悬臂盖梁受力特点大悬臂盖梁是一种悬臂结构，在外力作用下会受到弯矩和剪力的影响。
在没有落地支架的情况下，大悬臂盖梁需要通过其他方式来平衡受力，因此需要进行力学验算以确保结构的安全性。
1. 弯矩作用在大悬臂盖梁的施工过程中，桥梁的悬臂部分受到弯矩的作用，这会导致梁体产生弯曲变形。
在设计大悬臂盖梁时，需要考虑悬臂部分的弯矩受力情况，以确定合适的截面尺寸和钢筋配筋。
2. 剪力作用除了弯矩作用外，大悬臂盖梁还会受到剪力的作用。
剪力会使梁体产生横向位移和剪切变形，因此需要通过合适的剪力筋和横向箍筋来增强梁体的抗剪性能。
三、大悬臂盖梁无落地支架的力学验算方法对于大悬臂盖梁无落地支架的力学验算，通常采用有限元分析方法来进行。
有限元分析是一种数值计算方法，通过将结构分割成有限个小单元，然后利用数学方程求解各个小单元的受力情况，从而得到整体结构的受力状态。
1. 结构建模首先需要根据实际情况对大悬臂盖梁进行建模，包括梁体、墩台、桥墩等结构单元。
建立结构的有限元模型并确定材料性质、截面尺寸、支座位置等参数。
2. 荷载分析在建模完成后，需要进行荷载分析，包括静载和动载。
静载通常包括自重、桥面荷载、人车荷载等，而动载则包括风荷载、地震荷载等，需要根据实际情况确定。
3. 受力分析通过有限元分析软件进行受力分析，得到结构在各种荷载下的受力状态，包括弯矩、剪力、轴力等。
根据受力分析结果，可以对结构进行合理设计和加固。
四、结构设计原则在进行大悬臂盖梁无落地支架的力学验算时，需要遵循一些结构设计原则，以确保结构的稳定和安全。
1. 材料选用在大悬臂盖梁的结构设计中，需要选用合适的材料，包括混凝土、钢筋、预应力钢筋等。
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大悬臂盖梁优化穿心棒法施工受力分析
摘要: 本文以宫后滦河大桥大悬臂薄壁墩盖梁为背景工程，针对采用传统穿心棒支架施工方法出现的工字钢悬臂两侧挠度过大引起的安全问题，提出一种优化改进后的改进施工方案，该施工方案采用在悬臂两侧增设临时钢支撑，改变工字钢悬臂约束边界，减少悬臂有效长度。
通过有限元计算和实际施工实施，验证了该优化后施工方法的可靠性、适用性。
关键词: 穿心钢棒；工字钢；大悬臂盖梁。
中图分类号：U445.4 文献标识码：B
本文依据作者设计的某高墩薄壁墩桥墩盖梁为背景，针对传统盖梁穿心钢棒法支架施工，多适用于双柱式墩台盖梁或者悬臂相对桥墩尺寸较小的盖梁。
对于高墩薄壁墩台，一般桥墩悬臂相对较大。
采用传统预埋穿心钢棒法，容易造成穿心钢棒上搭接的工字纵梁挠度值较大，不满足相关技术要求的问题。
1.
工程概况
西施线宫后滦河大桥建于2020年,一级公路，分幅设计。
桥梁全长517米，桥面宽度为净11.25米+2×0.5米护栏。
全桥采用4×30+3×30+3×30+3×30+4×30五联布设，上部结构采用后张法预应力混凝土T梁，先简支后连续结构型式，设计荷载采用公路-I级；下部结构型式采用空心薄壁墩，基础采用承台接桩基础型式。
根据该桥薄壁高墩盖梁结构形式,桥墩高度30多米，底模支架施工是工程的难点和重点.针对项目特点和本单位施工技术水平,机具设备等,结合经济性，经过多种施工方案比选,最终确定采用施工方案为:穿心棒法支架施工。
1.
施工方案设计
桥墩结构形式为高30米薄壁高墩，原设计盖梁施工方案采用墩身预埋pvc 管,施工时在薄壁墩两侧0.38米处各穿D90高强度穿心棒。
穿心棒两侧铺设两道56b工字钢作为纵梁搭设盖梁底板及平台的方法。
工字钢两侧悬挑部分铺设等间距5道20号槽钢，共同组成盖梁支架及工人操作平台。
支架系统工作中，桥墩盖梁自重力、模板系统、支架系统重量、混凝土浇筑和振捣施工设备重量的全部工况荷载由20号工字钢分配梁系统传递到纵向56号工字钢，再传递到穿心棒。
最终通过穿心棒的剪切力传递到桥墩墩身混凝土受力。
初步施工方案确定后，经验算发现56b工字钢悬臂两侧挠度较大，存在安全隐患。
针对56号工字钢悬臂挠度较大的安全问题，主要产生原因是工字钢悬臂相对穿心棒间距较大。
为解决此问题，对初步施工方案进行优化改进。
优化解决方案思路是减少悬臂相对有效长度，优化后方案为，在56b工字钢悬臂端侧与薄壁墩身侧之间增设16号工字钢托架。
16号工字钢两侧采用有效可靠连接。
利用增设托架支点法，有效的减少56b工字钢悬臂长度。
图1优化后穿心棒法支架构造图
1.
受力分析
实际施工中高墩顶部盖梁混凝土由桥墩侧壁承受，但为安全起见，受力分析计算模型将此部分混凝土考虑在内。
盖梁由两片56b工字钢承担横桥方向的荷载，
因此单根承担一半的荷载，计算采用专业有限元分析计算软件Midas civil模拟分析。
2.1设计荷载及组合分项系数
（1）盖梁自重：盖梁宽度 2.8米,每个工字钢承担荷载：悬臂外侧
q
1=40.0KN，悬臂内侧q
2
=80.1KN，桥墩侧q
3
=40KN。
（2）盖梁组合模板和组件：盖梁组合钢模板及连接件重量约为7吨。
组合
钢模板自重q
4
=5.8kN/m。
（3）槽钢：按照50cm间距布置，两侧各需要5根槽钢，每根长4.4m。
槽钢
荷载q
5
=1.99 KN/m。
（4）56b工字钢荷载：每个盖梁设置2根，单根长11.9m。
工字钢每延米荷
载q
6
=1.13 KN/m。
（5）施工临时荷载：
小型机具、施工人员、邻边防护均布每延米荷载q
7
=1.0KN/m。
振捣混凝土产生的荷载：q
8
=4KN/m（按最大垂直模计算）。
倾倒混凝土时产生的荷载q
9
=2KN/m。
（6）荷载分项系数，恒载取1.2，活载取1.4.
2.2模型受力分析
采用Midas civil有限元软件模拟分析，工字钢悬臂梁采用梁单元模拟，穿心钢棒支撑采用释放弯矩约束的一般支撑模拟，工字钢支撑采用半刚性连接。
分析结果如下图所示：
图3 施工方法优化前后工字钢-挠度对比图
图4 施工方法优化前后工字钢-应力对比图
2.3有限元结果分析
工字钢钢材采用Q345钢，抗拉、抗压、抗弯强度设计值［σ］=308Mpa
从图3中可知：施工方法优化后，跨中挠度s=12.2mm<［s］=5940/400=14.85mm，悬臂端s=5.7mm<［s］=3130/300=10.4mm，满足规范要求。
从图4中可知：施工方法优化后，跨中截面最大应力σ=21.2Mpa<［σ］=308Mpa，满足规范要求。
支点截面最大应力σ=80Mpa<［σ］=308Mpa，满足规范要求。
3 结论
通过有限元分析，针对大悬臂薄壁墩盖梁穿心棒法支架施工工艺，采用文中介绍的优化施工方法，能够有效解决采用传统施工方法中悬臂挠度过大的问题。
同时优化后施工方法有效的降低支点处应力，均匀分配了荷载引起的内力，更有效的利用工字钢钢材性能。
优化后的施工方法施工便捷、经济可靠，同时能够有效的缩短施工工期。
通过背景工程实际施工应用中，经过测量观测，验证了本文的有限元理论分析。
此方法值得类似工程的推广和使用。
参考文献：
1.
周水兴,何兆益,邹毅松等.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001.
作者简介：杨成威、男、1987、河南虞城人、硕士研究生、工程师、桥梁设计及加固设计。
3。