广东省新建梅州至潮汕铁路MSSG-3标
——跨汕昆高速特大桥
(34+160+34)M刚架系杆拱-钢箱梁连续组合桥
临时支架计算书
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二零一六年七月
目 录
1 钢箱梁顶推支架计算 ................................................................................... 1
1.1 编制依据 .................................................................................................................. 1 1.2 工程概述 .................................................................................................................. 1 1.3 施工方案 .................................................................................................................. 3 1.4 计算参数取值 .......................................................................................................... 4 1.5 载荷分析 .................................................................................................................. 5
1.5.1 顶推施工载荷 ..................................................................................................................... 7 1.5.2 吊拱过程对桥下支撑的载荷 ........................................................................................... 16 1.5.3 风荷载 .............................................................................................................................. 22 1.5.4 结构载荷 .......................................................................................................................... 24
1.6 工况分析 ................................................................................................................ 24 1.7 边界条件 ................................................................................................................ 25 1.8 构件结构 ................................................................................................................ 25 1.9 建模计算 ................................................................................................................ 25
1.9.1 防护棚架 .......................................................................................................................... 25 1.9.2 临时支架 .......................................................................................................................... 28
1.10 临时支架强度等汇总 .......................................................................................... 65 1.11 局部结构验算 ...................................................................................................... 66
1.11.1 主要截面验算 ................................................................................................................. 66 1.11.2 主要受力焊缝验算 ......................................................................................................... 69
1.12 临时支架的稳定性分析 ...................................................................................... 70
1.12.1 屈曲分析......................................................................................................................... 70 1.12.2 支架抗倾覆 ..................................................................................................................... 71
1.13 基础 ...................................................................................................................... 72
1.13.1 预埋件 ............................................................................................................................ 72 1.13.2 地基承载力验算 ............................................................................................................. 72
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2 钢管拱提升支架计算 ..................................................................................... 73
2.1 工程概况 ................................................................................................................ 73 2.2 吊装支架结构设计 ................................................................................................ 74 2.3 吊装支架结构计算 ................................................................................................ 74
2.3.1 模型采用midas建立 ....................................................................................................... 74 2.3.2 荷载取值 .......................................................................................................................... 75
2.4 工况荷载 ................................................................................................................ 76 2.5 计算结果 ................................................................................................................ 77 2.6 结果分析 ................................................................................................................ 82
3 钢箱梁、钢管拱吊装用20t吊耳验算 .......................................................... 87
3.1.1 吊耳材料的选择 ............................................................................................................... 87
3.2 吊耳的焊缝校核 .................................................................................................... 87
4 胎架结构计算 ................................................................................................. 88
4.1 计算参数 ................................................................................................................ 88 4.2 结构型式 ................................................................................................................ 88 4.3 胎架的工况分析和载荷取值 ................................................................................ 89 4.4 边界条件 ................................................................................................................ 91 4.5 计算模型及其分析 ................................................................................................ 91
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（34+160+34）M刚架系杆拱-钢箱梁连续组合桥
临时支架计算书
1 钢箱梁顶推支架计算
1.1 编制依据
1）梅汕铁路相关设计图纸
2）《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011 3）《钢结构设计规范》GB/T50017-2003
4）《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ 2-2008 5）《市政工程施工组织设计规范》GB/T50903-2013 6）《钢结构工程施工质量验收规范》GB/T50205-2001 7）《2012版本midas有限元分析软件》 8）《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
1.2 工程概述
该桥为梅汕铁路（DK085+427.955—DK085+656.355）跨越昆汕高速钢管混凝土钢架系杆拱钢箱连续梁组合桥，位于广东省揭阳市揭东区新亨镇。钢箱梁全桥长228m（含伸缩缝），钢管拱高度40m（等高度哑铃型截面中心线高度），其立面图详见图 2 .1所示。
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图 1.2-1钢箱梁立面图
该桥属于铁路桥梁，设计铁路等级为客运专线，正线数目为双线，设计速度250Km/h。
钢箱梁主要重量如下表所示：
表1.2-1工程材料表
节段类型编号 A1 B1 C D E F G H I 长度（m） 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 11 11 15.74 15.74 宽度高（m） （m） 4 4.05 3.9 4.1 4.1 3.9 4.1 3.9 4.1 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 节段 单重（t） 总重（t） 数量 2 2 6 4 2 2 2 2 18 36.9 37.36 29.75 32.25 31.28 36.41 38.31 42.36 45.85 73.8 74.72 178.5 129 62.56 72.82 76.62 84.72 825.3 2
备注 成都中铁二局鑫诚钢结构工程有限公司 钢箱梁连续组合桥临时支架计算书
J 15.74 3.9 3.5 17 57 42.63 724.71 合计（节） 本材料不含拱肋的重量
合计（t） 2302.75 1.3 施工方案
每组钢管桩由12根直径φ609mm、壁厚为16mm 的钢管为主肢，双拼20号槽钢为连杆组拼而成，承载贝雷梁的采用双拼C28a槽钢。管桩立柱正上方的横向分配梁由焊接双拼I56a工钢组成，滑移导轨采用三拼I56a。钢管立柱上方的盖板采用φ800mm厚20mm钢板，分配梁与盖板焊接。组桩的立柱纵向间距3米，纵向布置间距3米左右，支架高度在6.5m左右。临时支架的钢材材质均选为Q235B。
支架的立面图详见下图所示：
图1.3-1 钢箱梁临时支架基础布置图(单位：mm)
图1.3-2 钢箱梁临时支架平面布置图(单位：mm)
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图1.3-3 钢箱梁临时支架立面布置图(单位：mm)
图1.3-4 钢箱梁临时支架侧面布置图(单位：mm)
由于在顶推过程中会产生水平推力，因此采用整体条形基础，离地面高度500mm，宽度1500mm，基础下暂不设垫层。基础标高根据现场情况确定，基础应做好周边排水，不得长期在水中浸泡，以免基础因地基软化而破坏。
1.4 计算参数取值
由于临时支墩的材料采用Q235B，按《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86中规定的临时结构容许应力系数提高1.3取值。
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表1.4-1材料特性
抗拉、抗压 材质 厚度 和抗弯 Q235B Q235B 16mn ≤16 16—40 185MPa 180MPa 275Mpa 105MPa 100MPa 170Mpa L/400 L/400 抗剪强度[τ] 容许挠度值 表中：L为跨度，许用挠度按照钢结构设计规范的附表A取值，防护棚架选取L/250。
主要计算构件截面特性如下表所示：
表1.4-2主要型材的截面特性
截面积 构件 惯性矩 4截面模量 回转半径 A（cm²） Ix（cm） Wx（cm³） r（cm） Φ609×12钢管立柱 2I56a分配梁 双拼槽20连接杆 上表仅列出部分材料。
225 270 57.6 20061 131800 3560 2216 4648 356 20.99 22 7.86 1.5 载荷分析
根据顶推过程和多点同步步履顶推系统的特点，如下为支架上单点顶推时的平面图 1.5-1和图 1.5-2所示。在计算支墩压力时，箱梁的重量采用压力载荷前端40.05m的压力P1=334.89÷15.6÷40.05=0.536t/㎡；后端的压力P2=1967.81÷15.6÷187.95=0.672 t/㎡。
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图 1.5-1步履顶推点构成示意图
图 1.5-2 在顶推过程中支架受力简力
根据上述分析可知：
1、滑轨与滑移轨道的摩擦力f：
f=μ·G
其中：μ为摩擦系数；G为该点正压力。 2、钢梁的正压力G：
G=1.2×P
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式中：p通过midas建立均布荷载模型求得支反力。 3、结构的水平推力Fx：
Fx=μ·G-F1
式中：μ采用最大静摩擦系数，取值0.1，
理论上结构水平推力Fx=0，考虑推力不平衡等意外情况，因此在结构验算时，油缸的顶推力F1=0作为最危险情况验算。
实际顶推过程分析如下分析
1.5.1 顶推施工载荷
施工载荷存在最危险的情况如下所示：
图 1.5-3 顶推过程
根据顶推过程计算临时支架的支反力。 1.5.1.1 施工工况1：
钢导梁刚到达支架5时，其平面布置图及其支反力如下所示：
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图 1.5-4 导梁刚刚到达支架5时
导梁到达支架5时，钢箱梁最大悬挑时，34#上的压力不满足设计图图号梅汕施（桥参）-5-01-107附注第二条，因此导梁在到达支架5时，导梁的竖向千斤顶设置50t的油压，以满足在顶推过程单点最大竖向压力不超过2600KN。 1.5.1.2 施工工况2：
钢箱梁刚到达支架5时，其平面布置图及其支反力如下所示
图 1.5-5 钢箱梁刚到达支架5时
图 1.5-6 工况2的支反力
该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支
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架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。 1.5.1.3 施工工况3：
钢箱梁刚到达支架4时，其平面布置图及其支反力如下所示。
该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。
图 1.5-7钢箱梁到达支架4时
图 1.5-8 施工工况3的支反力
1.5.1.4 施工工况4：
钢箱梁刚到达支架3-1时，其平面布置图及其支反力如下所示
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图 1.5-9钢箱梁到达支架3-1时
图 1.5-10 工况4的支反力
该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。未考虑第三种情况的支反力。 1.5.1.5 施工工况5：
钢箱梁刚到达支架3-2时，构简力如下所示
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图 1.5-11钢箱梁到达支架3-2时
图 1.5-12 工况5的支反力
该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。未考虑第三种情况的支反力。 1.5.1.6 施工工况6：
钢箱梁刚到达支架2时，结构简力如下所示
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图 1.5-13钢箱梁到达支架2时
图 1.5-14 工况6支反力
该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。未考虑第三种情况的支反力。 1.5.1.7 施工工况7
钢箱梁刚到达支架1时，结构简力如下所示。
图 1.5-15钢箱梁到达支架1时
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图 1.5-16 工况7的支反力
该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。未考虑第三种情况的支反力。 1.5.1.8 施工工况8：
钢箱梁刚到达33#时，结构简力如下所示。
图 1.5-17钢箱梁到达33#时
图 1.5-18 工况8的支反力
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该种工况分为三种情况，1、钢箱梁前端还未与支架接触；2、钢箱梁前端与支架刚刚接触，箱梁处于滑动；3、钢箱梁前端与支架接触，开始顶推。未考虑第三种情况的支反力。
1.5.1.9 顶推过程中施工载荷汇总
因此根据上述分析，施工过程载荷情况如下表所示：
表 1.5-1 工况汇总分析
工况 箱梁前端位置 Fz（t） 支架5-1 Fx（t) Fz（t） 支架5-2 Fx（t) Fz（t） 支架4 Fx（t) Fz（t） 支架3-1 Fx（t) Fz（t） 支架3-2 Fx（t) Fz（t） 支架2 Fx（t) 支架1-1 Fz（t） 工况1 工况2-1 工况3-1 工况3-2 工况4-1 工况4-2 导梁到支架5 钢梁到支架5 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 105.6 10.56 105.6 10.56 —— —— —— —— —— —— —— —— —— 钢梁到支架4 166.8 16.68 223.2 22.32 —— —— —— —— —— —— —— —— —— 211.2 21.12 61.2 6.12 146.4 14.64 —— —— —— —— —— —— —— 钢梁到支架3-1 211.2 21.12 58.8 5.88 243.6 24.36 —— —— —— —— —— —— —— 154.8 15.48 165.6 16.56 140.4 14.04 151.2 15.12 —— —— —— —— —— 14
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Fx（t) Fz（t） 支架1-2 Fx（t) 油压关注位置 导梁竖向力设置值和位置 工况 箱梁前端位置 —— —— —— 桥墩34# —— —— —— —— —— —— 支架5 —— —— —— —— —— —— 支架4 —— —— —— 支架支架5上、50t 50t 工况工况5-1 5-2 钢梁到支架3-2 工况6-1 工况6-2 工况7-1 3-1、 支架3-1、 80t 工况7-2 工况8-1 工况8-2 钢梁到支架2 210 21 133.2 13.32 220.8 22.08 钢梁到1 212.4 21.24 133.2 13.32 232.8 23.28 157.2 15.72 218.4 21.8 218.4 21.8 213.6 21.36 138 13.8 201.6 20.16 224.4 22.44 201.6 20.2 156 15.6 钢梁到33# 213.6 21.36 139.2 13.92 193.2 19.32 242.4 24.24 218.4 21.8 116.4 11.6 213.6 21.36 138 13.8 206.4 20.64 214.8 21.48 223.2 22.3 242.4 24.2 Fz（t） 140.4 224.4 238.8 支架5-1 Fx（t) 14.04 22.44 23.88 Fz（t） 172.8 135.6 支架5-2 Fx（t) 17.28 13.56 Fz（t） 196.8 支架4 Fx（t) 19.68 14.4 Fz（t） 228 支架3-1 Fx（t) 22.8 18.6 186 13.8 144 13.2 138 132 193.2 164.4 19.32 16.44 Fz（t） —— 129.6 255.6 169.2 支架3-2 Fx（t) —— Fz（t） —— 支架2 Fx（t) —— —— —— 15.2 13 —— 25.6 —— 16.9 152.4 15
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Fz（t） —— 支架1-1 Fx（t) —— Fz（t） —— 支架1-2 Fx（t) —— 压力监测位置 支架 3-1 支架3-2导梁竖向力设置值和位置 —— —— —— —— —— —— —— —— 支架—— —— —— —— —— —— —— —— 66 6.6 115.2 11.52 220.8 22.08 240 24 支架92.4 9.24 194.4 19.44 支架2 3-2 1 支架 和2 上、30t 2、70t 支架1、50t 支架1、50t 临时支墩加载方法：采用集中载荷，作用点在滑移轨道中点（暂定顶推位置在滑移轨道中点），表中的压力及其水平推力已经设置了1.2的系数。
从表中可以看出单点最大竖向力在设置不平衡系数1.2后最大压为255.6t小于2600KN，因此顶推流程满足设置要求，可以该临时支墩设置顶推。
1.5.2 吊拱过程对桥下支撑的载荷
根据桥面拱肋吊装工艺可知，拱肋吊装分为四个节段吊装（对称）因此在考虑拱肋吊装过程中分为四个工况（主要是吊车和平板车摆放位置）主要载荷：桥梁自重重量、汽车吊装重量、平板车、π型支架重量、已吊拱重量、胎架及其他附属重量。
1、汽车吊
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根据汽车吊参数可知，150吨的汽车吊自身重量64.5吨，配重24过程按照最重计算（20，吊装过程中的示意图如下所示：
图 1.5-19 汽车吊吊装示意图
根据吊装示意图可知，汽车吊所有里主要集中在前支腿上，因此前支腿每点对箱梁的集中力F吊==64.5+24+20=108.5t，单点受力为54.25t。
2、平板车
平板车按照自重30吨计算，采用均布载荷加载在摆放区域。 3、π型支架重量
π型支架重量按照支架布置集中载荷加载桥面 4、已吊拱重量
根据吊装顺序，采用集中载荷加载已吊拱的重量 5、胎架及其他附属重量
胎架及其他附属重量采用均布载荷加载在桥面边缘位置。 6、桥梁自身重量
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桥梁自身重量采用均布压力载荷模拟，压力值边跨按照0.536t/㎡，压力值中跨跨按照0.672t/㎡。
根据设计图，在吊装拱时，桥下临时支墩支点必需在腹板和横隔板交点位置，而且还需按照设计图加固。 1.5.2.1 吊装1#拱
吊装1#拱时，直接采用汽车吊装，其车辆布置图图如下所示：
图 1.5-20 吊装1#拱吊车和平板车摆放
图 1.5-21 吊装1#拱时临时支墩及其支反力
其支反力查看详见汇总表格，在此不作赘述。
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1.5.2.2 吊装2#拱
吊装2#拱时其车辆布置图图如下所示：
图 1.5-22 吊装2#拱时设备摆放平面图
图 1.5-23吊装2#拱时支反力
其支反力查看详见汇总表格，在此不作赘述 1.5.2.3 吊装3#拱
吊装3#拱时，其车辆布置图图如下所示：
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图 1.5-24 吊装3#时设备平面摆放位置
图 1.5-25 吊装3#时的支反力
其支反力查看详见汇总表格，在此不作赘述 1.5.2.4 吊装4#时
吊装4#拱时，其车辆布置图图如下所示：
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图 1.5-26 吊装4#拱时平面摆放图
图 1.5-27 吊装4#时支反力
其支反力查看详见汇总表格，在此不作赘述 1.5.2.5 吊装拱的支反力汇总
根据吊装过程可知，在吊装拱时，桥底支架存在4中状态支反力，详见下表所示：
表 1.5-2 吊装拱时支架的竖向受力汇总
工况 拱吊装节段 支架5-1（1） 支架5-1（2） Fz（t） Fz（t） 工况1 吊装1# 285.6 13.2 工况2 工况3 工况4 吊装2# 吊装3# 吊装4# 354 18 319.2 76.8 327.6 58.8 21
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支架5-2（1） 支架5-2（2） 支架4（1） 支架4（2） 支架3-1（1） 支架3-1（2） 支架3-2（1） 支架3-2（2） 支架2（1） 支架2（2） 支架1-1（1） 支架1-1（2） 支架1-2（1） 支架1-2（2） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） Fz（t） 214.8 0 136.8 129.6 225.6 78 52.8 253.2 172.8 104.4 0 202.8 8.4 285.6 273.6 0 181.2 110.4 238.8 68.4 44.4 265.2 159.6 142.8 0 336 0 444 272.4 0 225.6 112.8 267.6 127.2 19.2 424.8 254.4 160.8 0 254.4 40.8 343.2 278.4 0 177.6 225.6 393.6 92.4 94.8 343.2 201.6 175.2 0 253.2 43.2 342 考虑到箱梁等存在不均匀等因素，表中数据为计算支反力×1.2（1.2为不平衡系数）。根据上表可知单点竖向压力为444t小于设计要求6000KN（在横隔板和腹板相交处）。
1.5.3 风荷载
1.5.3.1 顶推过程中风载荷
风载情况，由于支撑采用圆管制作，不考虑风直接作用在钢管的风载，只计算风压作用在钢箱梁上，通过钢箱梁作与临时支墩上。参考吊装安全规程，顶推过程
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中最大风为6级，因此参考分级与风压关系，这中选择，基本风压wo=0.1KN/m2。
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012标准风载值计算公式：
Wk=βzυsυzWo
其中：υs风荷载体型系数，参考规范，选取为1.3；υz风压高度变化系数，结合现场实际情况，根据地面类型A，离地面高度10m选择υz=1.28；βz高z处的风振系数选取1.1。
因此，标准风压：
Wk=0.1×1.1×1.28×1.3=0.18304KN/m2
通过集中载荷的作用加载到临时支墩上，集中载荷计算公式：
F=3.5Wk（L1+L2）/2
其中：L1、L2表示支架间距，3.5为钢箱梁高度。 1.5.3.2 不顶推的风载
不顶推时按照50年一遇的基本风压计算，根据汕头取基本风压wo=0.5KN/m2。 根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012标准风载值计算公式：
Wk=βzυsυzWo
其中：υs风荷载体型系数，参考规范，选取为1.3；υz风压高度变化系数，结合现场实际情况，根据地面类型A，离地面高度10m选择υz=1.28；βz高z处的风振系数选取1.1。
因此，标准风压：
Wk=0.5×1.1×1.28×1.3=0.563KN/m2
通过集中载荷的作用加载到临时支墩上，集中载荷计算公式：
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F=3.5Wk（L1+L2）/2
其中：L1、L2表示支架间距，3.5为钢箱梁高度。
由于最大风载F=3.5×0.56×40=40KN小于计算的顶推力，因此，支架满足顶推要求下，也满足50年一遇的风载。
1.5.4 结构载荷
结构载荷主要考虑临时支墩自重和防护棚架自重，防护棚架自重采用先算防护棚架支反力，然后通过节点载荷加载放置在临时支墩位置。
1.6 工况分析
防护棚架工况和载荷分析： 工况1：自重
工况2：人机重量，用集中在中间的线荷载模拟（同时30人，60Kg计算，机具重量1吨，因此集中载荷为2.8吨）。
2、临时支墩工况如下所示：
工况1：结构载荷，含防护架的重量； 工况2：施工过程风载；
工况3：顶推施工载荷，施工载荷分为16个施工工况； 工况4：吊拱施工施工工况，吊拱按照4个施工工况； 组合工况：
工况1+工况3，工况+工况2+工况3，工况1+工况4；
计算过程中重点关注组合工况，由于施工过程应力存在变化，因此需要根据每个阶段进行分析。
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1.7 边界条件
分配梁与下面钢管支架接触点的连接采用刚性连接模拟材料，钢管支架最下端视为固接地面。防护棚架的贝雷梁下弦杆与连接槽钢采用弹性连接。
1.8 构件结构
临时支墩主要构件为φ609×16的钢管和三拼I56a的工字钢。 1、构件为φ609×16结构要求609÷16=38<100，满足规范要求。 2、受弯构件的整体稳定性分析：
根据钢结构设计规范可知：临时支墩主要受弯件为滑移轨道的三拼工字钢，其只有长度最长为L1=4.5m，宽度b1=166mm×3=498mm。即L1/b1=9.03<16（规范要求值）。
因此，无需计算梁的整体稳定性。
1.9 建模计算 1.9.1 防护棚架
防护棚架采用贝雷梁放置在临时支墩上，贝雷梁上面按照3m间距铺I14的工字钢，工字钢上面铺6mm的钢板。模型如下所示
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图1.9-1防护棚架的模型
载荷采用集中在支点跨中的线荷载如下所示：
图1.9-2人机载荷情况
结构变形如下所示：
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图1.9-3自重+人机Z方向变形
图1.9-4自重+人机组合应力
图1.9-5自重+人机y方向的剪切应力
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图1.9-6自重+人机Z方向的剪切应力
根据上面分析所示，最大变形为49mm<17000÷250=68mm，最大应力发生在贝雷梁上，最大为173.5MPa<295MPa（16Mn的许用应力），最大剪切应力为89.5MPa<170MPa，因此满足要求。
1.9.2 临时支架
1.9.2.1 建模和加载
临时支架主要型材钢管、槽钢、工字钢，模型如下所示：
图1.9-7支架模型
部分施工加载情况如下所示：
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图1.9-8部分施工载荷
图1.9-9部分施工载荷
1.9.2.2 防护棚架对支点位置的影响分析
首先考虑防护棚架对作用在临时支墩上的双拼槽钢的影响分析如下所示：
图1.9-10接触位置的变形图
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图1.9-11接触位置的组合应力
图1.9-12 Z方向的剪切应力
图1.9-13 y方向的剪切应力
上述分析可知，放防护棚架的双拼槽钢的最大变形1.73mm<3000mm/500=6mm；最大应力为77MPa<180MPa；最大剪切应力为20.5MPa<105MPa。
因此，该位置槽钢满足放置防护棚架要求。 1.9.2.3 施工工况2
由于施工施工工况1对支架产生的影响较小，因此不做分析，从施工工况2开
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始分析。施工工况2，当钢箱梁刚到达支架5时，主要考虑分析工况1+工况3、工况1+工况2+工况3。
施工载荷如下所示：
图1.9-14施工工况2的施工载荷
该阶段只有支架5和钢箱梁接触，只分析支架5，支架5的钢钢柱变形图如下所示：
图1.9-15不含风载的钢管的变形
图1.9-16钢管含风载时变形
根据变形可知，钢管的最大变形为1.7mm<6500mm/400=16.25mm，满足规范要求。
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图1.9-17不含风载的轨道变形图
图1.9-18含风载的轨道变形图
根据轨道变形图可知，最大变形为2.04mm<2650mm/400=6.625mm，因此轨道部分也满足要求。
图1.9-19不含风载的组合应力
图1.9-20不含风载的Z方向剪切应力
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图1.9-21含风载的应力图
图 1.9-22含风载的Z方向的剪切应力
根据分析可知，最大应力为112.18Mpa<185MPa，最大剪切应力31.85MPa<105MPa。
因此，支架满足施工过程1的相关规范要求。 支反力如下所示：
图 1.9-23支架5的反力
根据上述可知最大的支反力为Fz=34.16t，Fy=0.69t，Fx=0.26。 屈曲稳定性如下所示：
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图 1.9-24 模态2
根据屈曲分析可知，工况2的屈曲分析特征值为401，即结构整体稳定系数为401。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.4 施工工况3
施工工况3：钢箱梁前端到达支架4，钢箱梁在支架5上最大悬臂状态，其施工工况3最大载荷情况如下图所示。
图1.9-25施工工况3-1最危险的载荷情况
变形如下所示
图1.9-26不含风载的钢管变形图
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图1.1.9-27含风载情况下钢管的变形图
图1.1.9-28不含风载下的滑移轨道变形
图 1.9-29含风载下的滑轨的变形图
因此钢管最大的变形为3.62mm<6500mm/400=16.25mm;滑轨的最大变形为4.31mm<2650mm/400=6.625mm。因此，主要结构的变形满足要求。
考虑到该工况下导轨存在较大的X方向位移，因此在安装过程中加强滑移导轨与加强导轨的焊接，消除最大顶推过程中的顺桥方向变形。
图 1.9-30不含风载的最大应力图
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图1.9-31不含风载的Z方向的剪切应力
图1.9-32不含风载的y方向的剪切应力
图1.9-33含风载的最大应力
图1.9-34含风载的Z方向的剪切应力
图1.9-35含风载的Y方向的剪切应力
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图1.9-36含风载的整体变形图
根据上图可知，最大应力为126.07MPa<185MPa；最大剪切50.92MPa<105MPa；最大变形4.31mm<6500/400=16.25mm。支架满足要求。
图1.9-37该工况下的支反力
通过提取临时支墩的支反力，该工况下的最大支反力：Fz=70.1t，Fy=1.29t，Fx=0.26。
图 1.9-38 工况3的模态分析
根据屈曲分析可知，工况3的屈曲分析特征值为189，即结构整体稳定系数为189。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.5 施工工况4
钢箱梁前端到达支架3-1，钢箱梁在支架4上悬臂最长时为顶推阶段最危险，
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该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-39施工工况4的施工载荷
图1.9-40不含风载钢管的位移值
图1.9-41不含风载的滑轨的位移
图1.9-42含风载的滑轨的位移
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图1.9-43含风载钢管的位移值
从图中可知，钢管最大的位移为3.36mm<6500mm/400=16.25mm；滑移导轨的最大位移4.02mm<4300mm/400=10.75mm。
因此，滑移导轨和钢管均满足规范要求。而滑轨在顶推过程中存在较的X方向的位移，因此导轨和加固工字钢连接好，最为施工质量检测的重点。
图1.9-44不含风载的组合应力
图1.9-45含风载的组合应力
图1.9-46不含风载Y方向剪切应力
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图1.9-47不含风载Z方向剪切应力
图1.9-48含风载的Z方向剪切应力
图1.9-49含风载的y方向剪切应力
图 1.9-50 整体位移图
根据上图可知，最大应力为158.66Pa<185MPa；最大剪切48.82MPa<105MPa；最大变形4.02mm<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
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图1.9-51施工工况4的支反力
最大支反力：Fz=140.75t，Fx=1.37t，Fy=0.28t
图 1.9-52 施工工况4下的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为100，即结构整体稳定系数为100。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.6 施工工况5
钢箱梁前端到达支架3-2，钢箱梁在支架3-1上悬臂最长时为顶推阶段最危险，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-53施工工况5的施工载荷
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图1.9-54不含风载钢管的位移值
图1.9-55不含风载的滑轨的位移
图1.9-56含风载的滑轨的位移
图1.9-57含风载钢管的位移值
从图中可知，钢管最大的位移为2.8mm<6500mm/400=16.25mm；滑移导轨的最大位移3.34mm<5300mm/400=13.25mm。
因此，滑移导轨和钢管均满足规范要求。而滑轨在顶推过程中存在较的X方向的位移，因此导轨和加固工字钢连接好，最为施工质量检测的重点。
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图1.9-58不含风载的组合应力
图1.9-59含风载的组合应力
图1.9-60不含风载Y方向剪切应力
图1.9-61不含风载Z方向剪切应力
图1.9-62含风载的Z方向剪切应力
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图1.9-63含风载的y方向剪切应力
图 1.9-64 整体位移图
根据上图可知，最大应力为156.29MPa<185MPa；最大剪切39.47MPa<105MPa；最大变形3.65mm<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-65施工工况5的支反力
最大支反力：Fz=105.02t，Fx=2.72t，Fy=0.23t
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图 1.9-66 施工工况5下的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为125，即结构整体稳定系数为125。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.7 施工工况6
钢箱梁前端到达支架2，钢箱梁在支架3-2上悬臂最长时为顶推阶段最危险，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-67施工工况6的施工载荷
图1.9-68不含风载钢管的位移值
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图1.9-69不含风载的滑轨的位移
图1.9-70含风载的滑轨的位移
图1.9-71含风载钢管的位移
从图中可知，钢管最大的位移为3.81mm<6500mm/400=16.25mm；滑移导轨的最大位移4.55mm<5300mm/400=13.25mm。
因此，滑移导轨和钢管均满足规范要求。而滑轨在顶推过程中存在较的X方向的位移，因此导轨和加固工字钢连接好，最为施工质量检测的重点。
图1.9-72不含风载的组合应力
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图1.9-73含风载的组合应力
图1.9-74不含风载Y方向剪切应力
图1.9-75不含风载Z方向剪切应力
图1.9-76含风载的Z方向剪切应力
图1.9-77含风载的y方向剪切应力
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图 1.9-78 整体位移图
根据上图可知，最大应力为176.3MPa<185MPa；最大剪切54.49MPa<105MPa；最大变形4.55mm<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-79施工工况6的支反力
最大支反力：Fz=114.99t，Fx=2.05t，Fy=0.23t
图 1.9-80 施工工况6下的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为95，即结构整体稳定系数为95。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。
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1.9.2.8 施工工况7
钢箱梁前端到达支架1，钢箱梁在支架2上悬臂最长时为顶推阶段最危险，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-81施工工况7的施工载荷
图1.9-82不含风载钢管的位移
图1.9-83不含风载的滑轨的位移
图1.9-84含风载的滑轨的位移
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图1.9-85含风载钢管的位移
从图中可知，钢管最大的位移为3.38mm<6500mm/400=16.25mm；滑移导轨的最大位移4.04mm<5300mm/400=13.25mm。
因此，滑移导轨和钢管均满足规范要求。而滑轨在顶推过程中存在较的X方向的位移，因此导轨和加固工字钢连接好，最为施工质量检测的重点。
图1.9-86不含风载的组合应力
图1.9-87含风载的组合应力
图1.9-88不含风载Y方向剪切应力
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图1.9-89不含风载Z方向剪切应力
图1.9-90含风载的Z方向剪切应力
图1.9-91含风载的y方向剪切应力
图 1.9-92 整体位移图
根据上图可知，最大应力为151.69MPa<185MPa；最大剪切48.49MPa<105MPa；最大变形4.04mm<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
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图1.9-93施工工况7的支反力
最大支反力：Fz=136.34t，Fx=1.69t，Fy=0.21t
图 1.9-94 施工工况7下的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，工况7的屈曲分析特征值为105，即结构整体稳定系数为105。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.9 施工工况8
钢箱梁前端到达33#，钢箱梁在支架1上悬臂最长时为顶推阶段最危险，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-95施工工况8的施工载荷
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图1.9-96不含风载钢管的位移
图1.9-97不含风载的滑轨的位移
图1.9-98含风载的滑轨的位移
图1.9-99含风载钢管的位移值
从图中可知，钢管最大的位移为4.04mm<6500mm/400=16.25mm；滑移导轨的最大位移4.76mm<2650mm/400=6.625mm。
因此，滑移导轨和钢管均满足规范要求。
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图1.9-100不含风载的组合应力
图1.9-101含风载的组合应力
图1.9-102不含风载Y方向剪切应力
图1.9-103不含风载Z方向剪切应力
图1.9-104含风载的Z方向剪切应力
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图1.9-105含风载的y方向剪切应力
图 1.9-106 整体位移图
根据上图可知，最大应力为166.39Pa<185MPa；最大剪切54.7MPa<105MPa；最大变形4.76mm<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-107施工工况8的支反力
最大支反力：Fz=142.59t，Fx=1.48t，Fy=1.03t
图 1.9-108 施工工况8下的屈曲模态1
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根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为105，即结构整体稳定系数为105。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.10 吊装1#拱时
吊装1#拱时对支架，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-109吊1#拱的施工载
图 1.9-110 吊1#拱时支架的变形图
图 1.9-111吊1#拱时最大应力
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图 1.9-112吊1#拱时Z方向剪切
图 1.9-113 吊1#拱时支架的y方向剪切
根据上图可知，最大应力为116.68MPa<185MPa；最大剪切57.83MPa<105MPa；最大变形4mm<2650/400=6.625<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-114吊装1#拱时的支反力
最大支反力：Fz=132.68t，Fx=2.48t，Fy=2.45t（在支架3-2上最大）
图 1.9-115 吊1#拱时的屈曲模态1
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根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为78，即结构整体稳定系数为78。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.11 吊装2#拱时
吊装2#拱时对支架，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-116吊2#拱时的施工载
图 1.9-117 吊2#拱时支架的变形图
图 1.9-118吊2#拱时最大应力
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图 1.9-119吊2#拱时Z方向剪切
图 1.9-120 吊2#拱时支架的y方向剪切
根据上图可知，最大应力为139.17MPa<185MPa；最大剪切89.86MPa<105MPa；最大变形4.4mm<2650/400=6.625<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-121吊装2#拱时的支反力
最大支反力：Fz=195.41t，Fx=3.24t，Fy=2.57t（在支架1上最大）
图 1.9-122 吊2#拱时的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为75，即结构整体稳定系数为75。屈曲分
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析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.12 吊装3#拱时
吊装3#拱时对支架，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-123吊3#拱时的施工载
图 1.9-124 吊3#拱时支架的变形图
图 1.9-125吊3#拱时最大应力
图 1.9-126吊3#拱时Z方向剪切
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图 1.9-127 吊3#拱时支架的y方向剪切
根据上图可知，最大应力为146.8MPa<185MPa；最大剪切69.63MPa<105MPa；最大变形4.33mm<2650/400=6.625<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-128吊装3#拱时的支反力
最大支反力：Fz=215.67t，Fx=2.79t，Fy=3.62t（在支架3-2上最大）
图 1.9-129 吊3#拱时的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为48，即结构整体稳定系数为48。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。
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1.9.2.13 吊装4#拱时
吊装4#拱时对支架，该种状态下的施工阶段施工载荷如下所示：
图1.9-130吊4#拱时的施工载
图 1.9-131 吊4#拱时支架的变形图
图 1.9-132吊4#拱时最大应力
图 1.9-133吊4#拱时Z方向剪切
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图 1.9-134 吊4#拱时支架的y方向剪切
根据上图可知，最大应力为135.99MPa<185MPa；最大剪切69.39MPa<105MPa；最大变形4.15mm<2650/400=6.625<6500/400=16.25mm。支架满足规范设计要求。
支反力的提取，
图1.9-135吊装4#拱时的支反力
最大支反力：Fz=198.57t，Fx=2.86t，Fy=4.03t（在支架3-1上最大）
图 1.9-136 吊4#拱时的屈曲模态1
根据屈曲分析可知，屈曲分析特征值为45，即结构整体稳定系数为45。屈曲分析特征值详见汇总表，在此不作赘述。 1.9.2.14 支反力汇总
通过上述分析可得，最危险情况的最大的支反力如下所示：
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表1.9-1施工过程中支架对基础的最大支反力汇总
工况 工况2 工况3 工况4 工况5 工况6 工况7 工况8 吊1#拱 吊2#拱 吊3#拱 吊4#拱 Fz 34.16 70.1 110.37 105.02 114.99 106.37 110.2 132.68 195.41 215.67 198.57 Fy 0.69 1.29 3.26 2.72 2.05 3.21 2.67 2.48 3.24 2.79 2.86 Fx 0.26 0.26 0.25 0.23 0.23 0.06 0.41 2.45 2.57 3.62 4.03 最大点位置 5 5 4 3—1 3—1 4 3—1 3—2 1 3—2 3—1 最大支反力产生在吊拱时，原因是吊拱时临时支架会产生较大的竖向压力。
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1.10 临时支架强度等汇总
图 1.10-1 应力分布
图 1.10-2 位移分布值
最大应力产生在组合工况6下，最大位移发生工况8和吊装第二节拱肋时。
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1.11 局部结构验算 1.11.1 主要截面验算
钢柱609×16验算结果如下图所示：
图 1.11-1 钢柱截面验算
加强斜撑位置，在顶推过程中抵抗滑移导轨弯曲变形，截面验算如下所示：
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图 1.11-2 加强斜撑
双拼20的连接槽钢的验算如下所示：
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图 1.11-3 连接槽钢
截面验算汇总如下所示：
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图 1.11-4 汇总
1.11.2 主要受力焊缝验算
考虑到顶推过程中存在水平推力，因此需要考虑顶推承重梁5拼I56a和三拼I63a之间焊接及其三拼I63a与钢管柱之间焊接。
从表 1.5-1可知，最大的水平推力为24.24t，该处为焊接位置。 结构位置如下所示：
图 1.11-5 主要焊缝的位置
工字钢I56a与工字钢的角焊缝：
单条焊缝受力为24.24t/4=6.06t,焊脚尺寸为10mm。 正面角焊缝：
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侧面角焊缝：
在各种力的综合作用下，f与f共同作用处：
ff计算得：
2wfff
227MPa≤160MPa
焊缝强度满足要求
f—垂直于焊缝方向的应力，MPa；
f—沿焊缝长度方向的剪应力，MPa；
N—焊缝受力， 其中k=1.4为可变载荷分项系数，N;
he—角焊缝的计算厚度，he0.7hf，hf为焊角尺寸，mm； lw—角焊缝的计算长度，取角焊缝实际长度减去2hf，mm；
f—角焊缝的强度设计增大系数，取
f1.0；
ffw—角焊缝的强度设计值，160N/mm2；
1.12 临时支架的稳定性分析
对临时支架每个工况的屈曲分析和顶推时的抗倾覆分析
1.12.1 屈曲分析
根据上述对每个工况分析可知，屈曲分析的特征值如下所示：
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表 1.12-1 屈曲稳定系数汇总
模态1的工况 模态2的模态3的模态4的稳定系数 稳定系数 稳定系数 稳定系数 工况2 工况3 工况4 工况5 工况6 工况7 工况8 吊1#拱 吊2#拱 吊3#拱 吊4#拱 401 189 100 125 95 105 105 78 75 48 45 402 219 107 130 104 112 106 80 77 50 47 460 254 117 133 106 113 113 82 78 57 48 465 292 151 145 112 117 118 85 负值 61 56 根据表 1.12-1可知，结构的稳定系数都大于2。
1.12.2 支架抗倾覆
支架的倾覆力矩为水平推力产生M倾=Fx×7
支架的稳定力矩为箱梁压力产生M稳=Fz×L（L为Fz与支点距离），计算时只考虑钢箱梁的正压力，未考虑临时支架的自重及其贝雷梁重量。
稳定系数K=M稳/M倾。
由于Fx=0.1Fz，所以最小的抗倾覆稳定系数𝐾 7 Fx
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Fz L
Fz 2 65 27 0 1 Fz
1 89>1.3。
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故结构稳定。
根据计算，在结构自重+风载+顶推各阶段工况和结构自重+风载+吊拱各阶段工况可知，临时支架未出现负反力，因此临时支架在顶推和吊拱阶段都不会倾覆。
1.13 基础
根据设计图图号梅汕施（桥参）-5-01-17可知，施工现场的地基承载力为180KPa。考虑到支反力较大，因此主要受力位置采用条形基础及其基础开挖到地基承载力240KPa以上。
1.13.1 预埋件
因为最大的竖向力Fz=215.67t=2.15×105Kg；条形基础的采用C30混凝土，因此预埋钢板面积A>Fz×9.85/30MPa=2.15×105×9.85÷（30×106）=0.15㎡。因此预埋钢板尺寸为800mm×800mm。而且考虑到单点支反力较大，在预埋钢板和钢管连接位置需设置加强劲板。
预埋板的选用参考《预埋件通用图》HGT 21545-2006和《预埋件通用图》HGT 21544-2006相关要求执行。
1.13.2 地基承载力验算
根据施工载荷分析可知，支架1和支架5的最大竖向力为195.41t，考虑支架1和支架5处的钢管间距比较近，因此在支架1和支架5处开挖至地基承载力在240KPa以上，因此地基面积A>195.41t×9.85÷240KPa=8㎡，因此支架1和支架5主要受力钢管下的基础尺寸为3×3×1.5m，可以根据实际情况将基础调大。
支架2、支架3及其支架5的最大竖向力为215.67t，考虑到承载力较大，因此通过夯实地基等手段，让支架位置的地基承载力达到240KPa以上，因此该处支
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架的地基面积为A>215.67t×9.85÷240=8.85㎡，因此支架2、支架3及其支架5处的主要受力钢管下的基础尺寸3m×3m×1.5m，可根据实际情况调大基础。
其他非主要受力钢管支架的反力都小于30t，采用独立基础，该处地基可以不处理，按照设计图地基承载力为180KPa计算。基础面积为A>30t×9.85÷180KPa=1.6㎡,因此采用1.3m×1.3m×0.6m的独立基础即可，可根据实际情况和主要受力基础合并为条形基础
2 钢管拱提升支架计算
2.1 工程概况
跨汕昆高速公路特大桥钢管拱安装，其系杆拱主跨为160m，横桥向拱轴线宽为13.9m，系杆拱结构主要由拱节段与横撑组成，全桥共45个加工节段，其中含7个横撑加工节段，根据设计图纸及以往施工经验全桥划分为13个吊装节段，具体划分情况及吊重如下：
表1 钢管拱吊装节段划分及吊装重量
钢管拱吊装节段划分及吊装重量 加工节段最大长度（m） 加工单个节段 重量（t） 加工节段 组成数量（段） 1 组成节段重量（t） 全桥吊装数（段） 拱肋组拼吊装长度 吊装节 段编号 加工节 段编号 吊装节段重量（t） 全桥总吊重 0#吊装节段 1#吊装节段 预埋段 8.4758 18.582 18.582 18.582 4 8.47m A段 B1段 B2段 10.5191 8.92735 8.92735 9.22905 9.22905 11.84 27.852 19.624 19.624 14.999 14.999 13.73 1 2 2 2 2 1 73
27.852 39.248 39.248 29.998 29.998 13.73 27.852 4 10.52m 814.707t 2#吊装节段 C1段 C2段 1#横撑 167.304 2 36.3m 成都中铁二局鑫诚钢结构工程有限公司 钢箱梁连续组合桥临时支架计算书
2#横撑 D段 3#吊装节段 D2段 3#横撑 E段 4#吊装节段 F段 4#横撑 11.84 10.8537 12.5505 11.84 10.2267 8.1318 11.84 15.082 17.466 20.225 15.082 16.426 13.179 21.373 1 2 2 1 4 2 1 15.082 34.932 40.45 15.082 65.704 26.358 21.373 113.435 1 28.58m 90.464 2 23.4m 2.2 吊装支架结构设计
现场吊装支架共设计6个，分别为2个1#、2#、3#支架，1#支架高24m，2#支架高42m，3#支架高47m。支架主要由φ600mm×8mm钢管作为立柱；钢管之间主要采用纵横连接系连接，每6m一道连接，连接系主要由2［20a、2［14a、2∠75×8型钢及连接钢板组成，钢管立柱顶吊装结构主要由纵横梁及斜撑组成，其吊装结构均采用2Ⅰ45a构成。
2.3 吊装支架结构计算 2.3.1 模型采用midas建立
单元：钢管立柱、连接系、钢管顶纵横梁及斜撑均采用梁单元。
边界条件：钢管立柱底部基础采用固结形式；钢管立柱顶部与纵横梁采用刚性连接形式;缆风绳采用节点弹性支撑形式模拟。
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1#吊装支架模型图 1#吊装支架模型图 1#吊装支架模型图
2.3.2 荷载取值
1、吊装支架建模时不包含连接系节点板及部分加劲板重量，故在模型计算中自重取1.1倍。
2、钢管拱吊装重量详见表1《钢管拱吊装节段划分及吊装重量》提升支架计算建模时，按照3个吊点吊重荷载进行计算，建模计算应充分考虑现场实际荷载受力情况，实际荷载应分为竖向力、不平衡水平力、滑车导向力等。
3、风荷载
根据《建筑结构荷载规范》荷载计算公式有WKzszW0
z：风压高度变化系数；s：风载体形系数； z：高度Z处的风振系数；
W0：基本风压值（KN/m2）；Wk：风荷载标准值（KN/m2） ①基本风压取值见下表：
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基本风压取值 工作状态 非工作状态 风速 11m/s 23.6m/s 风速等级 基本风压 五级 九级 0.07kPa 0.35kPa ②风压高度变化系数按B类粗糙度类别计算，参考《建筑结构荷载规范》取值，1#支架24m处取1.31,2#支架42m取1.58,3#支架47m处取1.64，所以在计算时按单个支架平均高度值进行计算。
③风载体型系数s根据《建筑结构荷载规范》计算得：
吊装支架顺桥向 吊装支架横桥向 钢管拱 ④z：高度Z处的风振系数按1.3计算。 现场风荷载主要采用缆风钢丝绳进行平衡
风载体型系数 0.23 0.36 1.3 2.4 工况荷载
拱肋提升支架取以下几种工况进行建模计算：
工况一：采用吊车安装1#钢管拱吊装节段就位后，1#提升支架受力情况分析。 荷载包括：提升支架自重、 1#、钢管拱荷载、顺桥向五级风荷载。
工况二：1#拱肋吊装节段安装完成后， 2#拱肋吊装节段起吊过程中，1#、2#提升支架受力情况分析。
荷载包括：1#、2#提升支架自重、 1#、2#钢管拱吊装节段荷载、顺桥向五级风
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荷载。
工况三：2#拱肋吊装节段安装完成后， 3#拱肋吊装节段起吊过程中，2#、3#提升支架受力情况分析。
荷载包括：2#、3#提升支架自重、2#、3#钢管拱吊装节段荷载、顺桥向五级风荷载。
工况四：3#拱肋吊装节段安装完成后， 4#拱肋吊装节段起吊过程中，两个3#提升支架受力情况分析。
荷载包括：两个3#提升支架自重、3#、4#钢管拱吊装节段荷载、顺桥向五级风荷载。
2.5 计算结果
工况一：采用吊车安装1#钢管拱吊装节段就位后，1#提升支架受力情况分析。采用吊车进行起吊安装。
组合弯曲应工况一 项目 力（Mpa） 钢管立柱 旋转平台横梁 1#提升支架 旋转平台斜撑 A连接系横杆 A连接系竖杆 A连接系斜杆 68.8 27.4 21.9 3.1 1.7 5.6 （Mpa） （Mpa） x/y/z（mm） 12.7 2.7 1.4 0.5 0.2 0.3 15.1 5.7 8.4 0.8 0.7 1.6 Y=1.8 x =2.94 / / / / （KN） 225 / / / / / 剪应力 轴应力偏移量支反力77
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组合弯曲应工况一 项目 力（Mpa） B连接系横杆 B连接系竖杆 B连接系斜杆 C连接系横杆 C连接系斜杆 容许值 结论 28.2 4.2 7.6 4.1 15.6 145 合格 剪应力 轴应力偏移量支反力（KN） / / / / / 1100 合格 （Mpa） （Mpa） x/y/z（mm） 1.68 0.2 0.3 0.4 0.45 85 合格 15.4 1.2 2.9 0.2 2.2 140 合格 / / / / / L/400 合格 工况二：1#拱肋吊装节段安装完成后， 2#拱肋吊装节段起吊过程中，1#、2#提升支架受力情况分析。
组合弯曲应工况二 项目 力（Mpa） 钢管立柱 提升横梁 提升斜撑 1#提升支架 加强纵梁 旋转平台横梁 旋转平台斜撑 A连接系横杆 A连接系竖杆 76.6 52.1 64.6 23.1 27 23.4 62.0 8.6 （Mpa） （Mpa） 12.6 2.1 2.0 1.1 2.7 1.4 2.4 0.5 37.48 22.9 34.8 0.6 5.7 8.4 39.7 4.1 （mm） 1.8/2.56/3.6 1.8/2.45/6.2 / / / / / / （KN） 546.1 / / / / / / / 剪应力 轴应力偏移量x/y/z 支反力78
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组合弯曲应工况二 项目 力（Mpa） A连接系斜杆 B连接系横杆 B连接系竖杆 B连接系斜杆 C连接系横杆 C连接系斜杆 钢管立柱 提升横梁 提升斜撑 加强纵梁 A连接系横杆 A连接系竖杆 2#提升A连接系斜杆 支架 B连接系横杆 B连接系竖杆 B连接系斜杆 C连接系横杆 C连接系斜杆 容许值 8.0 3.7 5.8 24.4 60.2 145 20.9 20.9 28.8 4.5 7.9 17.4 43.8 76.34 56.3 66.3 28.4 62.4 8.7 剪应力 轴应力偏移量x/y/z （mm） / / / / / / 0.8/9.2/6.2 0.8/5.7/9.5 / / / / / / / / / / L/400 支反力（KN） / / / / / / 472.5 / / / / / / / / / / / 1100 （Mpa） （Mpa） 0.4 1.8 0.3 0.3 1.1 0.5 7.5 2.1 2.0 1.6 3.0 0.5 0.4 0.9 0.3 0.3 1.1 0.5 85 9.1 15.3 1.2 2.8 0.7 24.9 37.01 22.9 34.7 0.8 39.6 1.9 9.1 1.7 0.8 2.7 0.7 40.0 140 79
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组合弯曲应工况二 项目 力（Mpa） 结论 合格 剪应力 轴应力偏移量x/y/z （mm） 支反力（KN） 合格 （Mpa） （Mpa） 合格 合格 工况三：2#拱肋吊装节段安装完成后， 3#拱肋吊装节段起吊过程中，2#、3#提升支架受力情况分析。
组合弯曲应工况三 项目 力（Mpa） 钢管立柱 提升横梁 提升斜撑 加强纵梁 A连接系横杆 2#提升支架 A连接系竖杆 A连接系斜杆 B连接系横杆 B连接系竖杆 B连接系斜杆 C连接系横杆 C连接系斜杆 3#提升支架 钢管立柱 提升横梁 77.5 41.7 59.4 8.0 61.1 8.4 20.8 7.7 3.7 6.0 10.9 39.0 43.2 35.1 （Mpa） （Mpa） 7.6 2.0 2.0 0.9 3.0 0.5 0.4 1.0 0.3 0.4 1.0 0.5 4.22 1.3 39.9 23.1 35.0 0.2 40.1 4.1 9.3 1.6 0.9 2.2 1.1 22.2 22.4 12.7 （mm） 0.8/3.5/7.2 0.8/1.7/9.6 / / / / / / / / / / 0.45/4.4/4.6 0.45/4.8/6.4 （KN） 594.2 / / / / / / / / / / / 332.7 / 剪应力 轴应力偏移量x/y/z 支反力80
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组合弯曲应工况三 项目 力（Mpa） 提升斜撑 加强纵梁 A连接系横杆 A连接系竖杆 A连接系斜杆 B连接系横杆 B连接系竖杆 B连接系斜杆 C连接系横杆 C连接系斜杆 容许值 结论 38.3 20.1 35.9 5.4 12.5 3.7 2.7 5.7 16.5 32.0 145 合格 剪应力 轴应力偏移量x/y/z （mm） / / / / / / / / / / L/400 支反力（KN） / / / / / / / / / / 1100 合格 （Mpa） （Mpa） 1.2 1.1 1.9 0.3 0.3 0.7 0.2 0.3 0.85 0.5 85 合格 19.2 0.6 21.9 2.2 4.9 0.9 0.7 2.7 0.5 15.1 140 合格 工况四：3#拱肋吊装节段安装完成后， 4#拱肋吊装节段起吊过程中，两个3#提升支架受力情况分析。
组合弯曲应工况四 项目 力（Mpa） 钢管立柱 3#提升提升横梁 支架 提升斜撑 41.7 1.5 25.6 / / 28.0 1.5 16.9 0.61/0.7/8.3 / 57.7 （Mpa） （Mpa） 5.6 32.6 （mm） 0.61/2.85/6.6 （KN） 484.4 剪应力 轴应力偏移量x/y/z 支反力81
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组合弯曲应工况四 项目 力（Mpa） 加强纵梁 A连接系横杆 A连接系竖杆 A连接系斜杆 B连接系横杆 B连接系竖杆 B连接系斜杆 C连接系横杆 C连接系斜杆 容许值 结论 2.4 45.0 6.3 15.8 7.0 3.3 5.8 7.8 31.2 145 合格 剪应力 轴应力偏移量x/y/z （mm） / / / / / / / / / L/400 合格 支反力（KN） / / / / / / / / / 1100 合格 （Mpa） （Mpa） 0.5 2.3 0.4 0.3 0.9 0.2 0.3 0.8 0.5 85 合格 0.1 29.4 2.9 6.1 1.1 0.8 2.3 1.0 15.6 140 合格 2.6 结果分析
1、强度及刚度计算分析
根据计算结果分析，最大受力变化均发生在工况二、工况三的2#支架。 工况二：
（1）2#支架钢管立柱最大弯曲应力为76.34Mpa,根据结果分析均满足规范要求。 （2）2# 支架A连接系横杆最大弯曲应力为62.4 Mpa,吊点斜撑66.3 Mpa根据结果分析均满足规范要求。
（3）2#提升支架最大位移。
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钢管立柱：顺桥Y方向最大位移9.2mm，竖直Z方向最大位移6.2mm，横桥X方向0.8mm，根据结果分析均满足规范要求。
吊点提升横梁：Y方向最大位移5.7mm，竖直Z方向最大位移9.5mm，横桥X方向0.8mm；由于钢管立柱受力后，出现竖向弹性变形量为6.2mm，导致吊点提升横梁也发生竖向变化6.2mm，所以实际横梁竖向位移变化量为9.5-6.2=3.3mm，小于规范要求2650/400=6.625mm，所以满足规范要求。
工况三：
（1）2#支架钢管立柱最大弯曲应力为77.5Mpa,根据结果分析均满足规范要求。 （2）2# 支架A连接系横杆最大弯曲应力为61.1Mpa,吊点斜撑59.4Mpa根据结果分析均满足规范要求。
（3）2#提升支架最大位移。
钢管立柱：顺桥Y方向最大位移3.5mm，竖直Z方向最大位移7.2mm，横桥X方向0.8mm，根据结果分析均满足规范要求。
吊点提升横梁：Y方向最大位移1.7mm，竖直Z方向最大位移9.6mm，横桥X方向0.8mm；由于钢管立柱受力后，出现竖向弹性变形量为7.2mm，导致吊点提升横梁也发生竖向变化7.2mm，所以实际横梁竖向位移变化量为9.6-7.2=2.1mm，小于规范要求2650/400=6.625mm，所以满足规范要求。
计算过程中考虑了起吊时拱肋不平衡、5级风荷载及缆风绳外力施加作用，所以施工前必须在提升支架吊点位置安装顺桥向缆风绳；单个提升支架顺桥向前后各布置2根，钢丝绳采用φ19.5钢丝绳，注意缆风绳应安装在吊点位置横梁上，设置通缆风水平力应张拉至2～3t。
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2、桥面支反力受力分析
根据设计图纸图号为《梅汕施（桥参）-5-01-107》中附注第6条设计规定单个支点纵向隔板位置最大竖向力不超过1100KN。
（1）工况一：1#提升支架钢管立柱最大支反力为225 KN。
（2）工况二：1#提升支架钢管立柱最大支反力为546.1KN，2#提升支架钢管立柱最大支反力为472.5 KN。
（3）工况三：2#提升支架钢管立柱最大支反力为594.2 KN，3#提升支架钢管立柱最大支反力为332.7KN。
（4）工况四：3#提升支架484.4KN；钢管立柱受力满足 以上钢管立柱单个受力点最大值为594.2KN，未超出设计要求。 3、整体稳定性计算分析 （1）工况一：
1#提升支架屈曲分析结果
（2）工况二：
1#提升支架屈曲分析结果
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2#提升支架屈曲分析结果
工况三：
2#提升支架屈曲分析结果
3#提升支架屈曲分析结果
工况四：
3#提升支架屈曲分析结果
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结果分析：
工况一、工况二、工况三、工况四，前5个模态稳定系数绝对值均大于4，合格（其中工况一中特征值为负值的表示屈曲荷载与加荷载反向）。
结果分析：
工况一、工况二、工况三、工况四，前5个模态稳定系数绝对值均大于4，合格（其中工况一中特征值为负值的表示屈曲荷载与加荷载反向）。 4、局部稳定性计算分析 钢管立柱稳定承载力验算
单根φ600×8钢管立柱最大荷载发生在2#提升支架上，受最大荷载为N=594.2KN, φ600×8钢管回转半径i=20.932cm，截面积A=148.786cm2，材料强度设计值为148Mpa，钢管立柱计算长度为h=7.4m。
则λ=h/i=740/20.932=35.35，查表φ=0.966，故σ=N/ΦA=594200/（0.966×14878.6）=41.34Mpa＜148 Mpa，满足要求。
3#支架由于需要摆放吊车转臂，钢管立柱受最大荷载为N=484.4KN,现场钢管立柱计算长度为h=18.9m，则λ=h/i=1890/20.932=90.29，按照钢结构规范稳定性b类查表φ=0.601，故σ=N/ΦA=484400/（0.601×14878.6）=54.17Mpa＜148 Mpa，满足要求。
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3 钢箱梁、钢管拱吊装用20t吊耳验算
参考依据《钢结构设计规范》GB-50017-2003
3.1.1 吊耳材料的选择
选择q345材料。
拉曼公式校核吊耳板孔强度
kPR2dr2R2r2fv
1.1200000664090233222902332109.1Nmmfv170Nmm板孔强度满足要求。
—板孔壁承压应力，MPa；
P—吊耳板所受外力，200000N； δ—板孔壁厚度，40（20+10+10）mm； d—板孔孔径，66mm； r—板孔半径，33mm；
fv—吊耳板材料抗剪强度设计值，115N/mm2；
3.2 吊耳的焊缝校核
单条焊缝受力为10t,焊脚尺寸为8mm。 正面角焊缝：
NfAKPfffehelw1.4100000
f0.783602872.7MPa160MPa87
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侧面角焊缝：
fNffwhelw
f72.7MPa160MPa在各种力的综合作用下，f与f共同作用处：
ff计算得：
2w fff272.7MPa160MPa
焊缝强度满足要求
f—垂直于焊缝方向的应力，MPa；
f—沿焊缝长度方向的剪应力，MPa；
N—焊缝受力， 其中k=1.4为可变载荷分项系数，N;
he—角焊缝的计算厚度，
he0.7hf，hf为焊角尺寸，mm；
lw—角焊缝的计算长度，取角焊缝实际长度减去2hf，mm；
f—角焊缝的强度设计增大系数，取f1.0； —角焊缝的强度设计值，160N/mm2；
ffw4 胎架结构计算
4.1 计算参数
胎架计算参数详见表1.4-1；在此不赘述。
4.2 结构型式
胎架主要材料规格为圆管φ219×8、工字钢I36a、等边角钢L75。圆管用于立柱
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用，I36a主要用于分配梁。等边角钢主要用于横向连接。胎架的结构布置图详见下图所示：
图 4.2-1 胎架里面布置图
图 4.2-2 胎架平面布置图
4.3 胎架的工况分析和载荷取值
根据顶推过程可知，胎架在顶推在桥墩35#附近时，落梁时，钢箱梁在胎架上悬挑最长时，因此，此时边跨胎架受力最为不利。胎架主要验算该种状体。
载荷主要考虑钢箱梁自重和风载。 1.钢箱梁自重
钢箱梁自重简化为钢箱梁重力均匀分布，
P=G/L=2302t/228m=10.1t/m
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因此，靠近35#桥墩的胎架分配梁加载单元载荷Fz（钢箱梁自重）：
Fz=10.1×（8.3+1.5/2）/8.6=10.63t/m
其余分配梁的单元载荷Fz（钢箱梁自重）：
Fz=10.1×（2.5/2+1.5/2）/8.6=2.35t/m
2.风载情况
风载情况，胎架较低，而且为圆管，不考虑风压直接作用在钢管上。只计算风压作用在钢箱梁上，通过钢箱梁作用在胎架上上。基本风压按照50年一遇的选取，取值wo=0.8KN/m2（参考汕头取值）。
根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012标准风载值计算公式：
Wk=βzυsυzWo
其中：υs风荷载体型系数，参考规范，选取为0.8；υz风压高度变化系数，结合现场实际情况，根据地面类型B（箱梁现场拼装附近为树林），离地面高度5m选择υz=1；βz高z处的风振系数选取1。
因此，标准风压：
Wk=0.8×1×1×0.8=0.64KN/m2
因此，
靠近35#桥墩的胎架分配梁加载单元载荷Fy（风载）：
Fy1=0.64×3.5×（8.3+1.5/2）=20.272t（通过风压折算）
Fy2=10.63×8.6×0.2=18.2836（靠摩擦力提供）
式中，0.2为钢与钢无润滑接触的静摩擦系数。
由于Fy1>Fy2，在施工过程中钢梁在遇到50年一遇大风时，会在胎架横向滑移，
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需要在施工过程中添加横向固定装置，防止箱梁遇到大风横向滑移。
因此，在加载时选取Fy2。
其余分配梁的单元载荷Fy（风载）：
Fz=0.64×3.5×（2.5/2+1.5/2）=4.48t（通过风压折算）
Fy2=2.35×8.6×0.2=4.042（靠摩擦力提供）
式中，0.2为钢与钢无润滑接触的静摩擦系数。
由于Fy1>Fy2，在施工过程中钢梁在遇到50年一遇大风时，会在胎架横向滑移，需要在施工过程中添加横向固定装置，防止箱梁遇到大风横向滑移。
因此，在加载时选取Fy2。 工况1：结构自重 工况2：风载
工况3：组合工况，工况1+工况2
4.4 边界条件
由于胎架采用焊接，所有连接方式采用刚性连接。 胎架与地面采用约束X、Y、Z三个方向的位移
4.5 计算模型及其分析
结构模型取靠近35#桥墩的两种胎架，详见下图所示：
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图 4.5-1 胎架模型
图 4.5-2 箱梁自重加载
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图 4.5-3 风载加载
计算分析如下:
图 4.5-4 钢箱梁自重+风载的组合应力
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图 4.5-5 钢箱梁自重不考虑风载的组合应力
图 4.5-6 钢箱量自重+风载的Z方向剪切应力
图 4.5-7钢箱量自重+风载的Y方向剪切应力
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图 4.5-8钢箱量自重的Z方向剪切应力
图 4.5-9钢箱量自重的Z方向剪切应力
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图 4.5-10 钢箱量自重+风载下变形
图 4.5-11 钢箱量自重下变形
根据上述分析可知，图中最大应力为风载+钢箱梁自重时：105.3MPa<180MPa；图中最大剪切为风载+钢箱梁自重时：-57.2MPa<105MPa；图中最大变形风载+钢箱梁自重时：X=0.036mm<1450/2/400=1.8mm；Y=0.47mm<638/400=1.5mm；Z=0.28mm<1450/2/400=1.8mm
因此，胎架满足规范要求。
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