刘宏志
（武汉市市政工程机械化施工有限公司 湖北 武汉 430000）
【摘要】劲性骨架主要使用于混凝土工程中重型或超重型预埋件的固定，其主要原理是通过劲性骨架改变预埋件传力路径，避开薄弱部分，将承载力分配到下部主承力部件。实际施工时，应选择能与混凝土接触性良好，可以提供足够承载力，不影响混凝土主体力学性能的材料制作。
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关键词 预埋件固定；钢箱拱脚；劲性骨架
随着科技进步，在最求外表的美观，内在的使用下，现代工程越来越多提出轻便、大跨度要求，因此产生了很多关于钢混结合施工中重型或超重型预埋件的固定施工难题，本文总结实际施工应用经验，进行初步探讨。
1.工程概况?
武汉新区四新南路跨总港桥位于四新南路桩号K1+309.22～K1+372.22，斜跨总港渠道；桥长63米，宽34.5～44米，斜交25°，全桥为单跨悬索结构。
其中上部结构拱肋构造分为三种形式：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，Ⅰ型为等截面1.5m×1.5m，厚32mm的钢箱结构，为拱肋中间段，Ⅱ型和Ⅲ型为钢箱——砼变截面钢混结构，作为本桥拱脚，用于钢箱拱肋与预力混凝土主梁之间的衔接；拱肋间距为26m，无风撑连接。
2.技术难点?
2.1钢拱脚的定位精度要求高。作为悬索结构主承力部件的钢箱拱，设计对线型的要求较高，否则会改变设计的受力状态，甚至直接影响架构的承载力。?
2.2预埋重量大。钢拱脚作为钢箱拱的预埋件，埋入现浇主梁上部0.7m，与现浇混凝土主梁的钢筋和下部无联系，为悬浮状态；钢拱脚重量约19.3t，必须在混凝土浇筑前预埋，其固定措施的牢固程度直接关系到工程进展是否顺利。
3.方案制定?
3.1预埋钢拱脚承力点选择。因主梁为异型混凝土结构，施工时采用了竹木模板，难以承载大重量的集中荷载；因此拟定以桥梁支座作为承力点。?
3.2支架选择和拱脚精确定位。支架选择采用工字钢、槽钢组成劲性骨架，劲性骨架由横向平台和立柱组成，用以承载19.3t重量预埋钢拱脚，并将荷载传递至桥梁支座；拱脚精确定位拟采用在拱脚支架平台四周通长设置三角钢架限位，与劲性骨架平台焊接牢固，并在限位钢架上设置螺纹千斤顶，用以微调钢拱脚平面位置。
4.劲性骨架平台设计?
4.1材料选择与结构布置。?
4.1.1材料选择。
材料选择原则：劲性骨架在施工后，埋入混凝土中部分将无法取出，为了不影响混凝土结构力学性能，故在支座劲性骨架时，所选材料必须尽可能选择与混凝土接触良好，且骨架内部不得有空洞存在。
材料选择：立柱选择I12.6工字钢、平台选择L10*6等边角钢。?
4.1.2结构布置。?
（1）立柱：在沿支座上钢板周长布置于上钢板上，立柱根部与支座上钢板焊接牢固，立柱上部用钢条或钢筋焊接固定；本工程共计采用6根I12.6工字钢立柱。?
（2）平台：分两层或三层布置；首先在立柱上布置双角钢主横梁，双角钢间沿长边间距20cm焊接10*0.6cm连接钢板；然后在主横梁上铺设角钢纵横向分配梁，分配梁间距30cm（具体工程时根据计算布置），便于将荷载均匀分配到主横梁及立柱上；纵横向分配梁采用角钢呈倒“7”字型，并在于下层相交处焊接小钢板撑，以增加平台弹性，减小平台收到外部荷载的冲击力。（见图1）。?
（3）辅助措施：平台超出立柱基础范围外部分，可以设置辅助小立杆，小立杆上部焊接于平台底部，下部使用不小于现浇混凝土标号的混凝土立方块垫支撑于模板上。?
4.2计算。?
4.2.1荷载分析。
荷载应包括预埋件重量、预埋件重量吊装时的冲击荷载、施工活荷载和劲性骨架本身重量。
预埋件重量：19.3t。
预埋件重量吊装时的冲击荷载：根据Ft=mv，施工要求预埋件吊装时下落到平台时速度必须尽可能慢，劲性骨架与预埋件接触面应同时具有足够承载能力和良好的弹性，这样可以减小吊装时的冲击荷载；根据经验按0.3倍重量计算为19.3*0.3=5.79t。
施工活荷载：1.1022KN/m?2（规范）。
劲性骨架重量：根据所选取的材料和数量计算。?
4.2.2横向型钢平台选择。
横向平台型钢主要承载预埋件重量、预埋件重量吊装时的冲击荷载、施工活荷载。?
横向平台型钢荷载G=1.2*19.3*9.8+1.4*(5.79*9.8+1.102*s)=316.05KN?
其中：S为平台水平面积，本案中取S=2.5*2.5=6.25m?2。?
横向平台型钢截面积计算
平台总荷载为316.05KN，最大剪应力荷载按316.05KN计算。?
依《钢结构设计规范》GB50017-2003，简支座构件的剪应力按下式计算：?
ζ=N/A≤［ζ］，A为型钢截面面积?
依《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-99，Q235qD钢在剪应力作用下容许应力为［ζ］=80MPa。?
由以上两条可以得出：?
A≥N/［ζ］=39.51cm?2（满足规范要求）?
立柱选择?
立柱荷载?
横向平台型钢主要承载预埋件重量、预埋件重量吊装时的冲击荷载、施工活荷载和横向型钢平台自重。?
横向平台型钢荷载G´≥G+1.2*A*L(型钢平台长度)=409.1KN?
其中：L为型钢平台长度，本案中取L=2.5m。?
4.2.3立柱型钢截面积计算。?
立柱总荷载为大于409.1KN，最大剪应力荷载按大于409.1KN计算；依《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.1.1条，轴心受压构件的应力控制按下式计算：?
σ=N/An≤［σ］，An为净截面面积?
依《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-2005第3.2.1条，Q235qD钢轴向受压允许应力为fmax=135MPa。?
由此可计算：An≥N/fmax=30.303cm?2（满足规范要求）?
其中An计算值，应在平台自重确定后重新依据本工计算立柱的最小截面积。?
4.2.4验算。
平台：20*11.9=238cm?2>39.51cm?2（满足规范和计算要求）
立柱：6*18.1=108.6cm?2>64.93cm?2（满足规范和计算要求，根据平台重量校正后）。
5.结论?
5.1劲性骨架在使用中必须选择可靠地传力路径。?
5.2劲性骨架材料应选择与混凝土接触良好的型钢，尽可能避免使用钢管。?
5.3必要时在劲性骨架上焊接剪力钉或四周不住防裂钢筋。
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参考文献
［1］《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2～99.
［2］《钢结构设计规范》GB50017-2003.)
［文章编号］1006-7619（2015）07-10-863