余伦明

摘 要：针对滁河干渠大桥加固工程中的悬吊支架系统，建立了空间有限元计算模型，可有效模拟使用荷载的作用，避免了平面计算问题中有关荷载纵横向分布的复杂简化问题，且计算结果可靠；计算结果表明，悬吊支架系统在使用荷载作用下强度满足要求，可供广大技术人员参考。

关键词：加固工程；支架系统；有限元；材料参数；结构验算

1.工程概述

滁河干渠大桥为安徽省合淮阜高速公路上的一座预应力混凝土连续梁桥，因其运营期内箱梁内外不同部位出现大量裂缝，需对其进行加固处理，施工过程中采用悬吊支架系统作为加固施工的作业平台。该支架系统由有锚固于箱梁顶板上的吊索连接横向槽钢，再将纵向槽钢搭接在横向槽钢上，最后在纵向槽钢上满铺竹胶板，如图1所示：

其中，吊索纵向间距为2.0m，横向间距为4.0m，材料采用强度为1570MPa的钢绞线；横向槽钢的纵向间距同吊索，采用C14b级Q235槽钢；纵向槽钢的横向间距为0.5m，采用采用C10级Q235槽钢；为了增加支架系统的稳定性，在支架系统的四个角点处增设了侧向风缆，并起到限制系统纵横向漂浮位移的作用。

根据业主及监理单位的要求，在正式施工前，必须对本系统的结构可靠性进行验算分析。

2.竹胶板验算

竹胶板有限元模型如图2所示，其中梁单元64个，节点65个。施工中主要考虑人群荷载及小型机具设备自重，并将这些荷载简化为均布荷载。考虑最不利情况，竹胶板承受的荷载，除自重外，跨中承受的均布荷载按总荷载500公斤力计（8人+设备重力），分布长度以2.0m计，折合为均布荷载2.5KN/m。竹胶板的材料参数如表1。

结构在最不利荷载下的应力分布如下图所示：

验算结果表明，竹胶板在使用荷载作用下的正应力及剪应力均满足要求。

3.槽钢及吊索计算

建立支架系统整体空间有限元模型如图6所示，其中梁单元 1912 个； 索单元 105 个。系统总体受力总荷载5000公斤力，考虑最不利情况，荷载对称施加于跨中10个纵向段内的纵向槽钢（C10.0）上，除自重外，均布荷载为竹胶板传递的均布荷载。

涉及到的材料参数如表2所示：

3.1纵向槽钢（C10.0）验算结果

从计算结果弯矩图分布来看，16号纵梁弯矩最大，故仅

验算结果表明，纵向槽钢（C10.0）在使用荷载作用下满足应力要求。

3.2横向槽钢（C14b）验算结果

从计算结果弯矩图分布来看，11号横梁弯矩最大，故仅对11号纵梁作应力强度验算，结果如图10～图12所示：

验算结果表明，纵向槽钢（C14b）在使用荷载作用下满足应力要求。

3.2吊索验算结果

吊索内力及应力如图13～图14所示：

可见，在使用荷载作用下，吊索最大内力为10.035KN，最大应力为438.2MPa，故吊索在使用荷载作用下满足应力要求。

4.结束语

本文针对滁河干渠大桥加固工程中的悬吊支架系统结构验算，建立了空间有限元计算模型，比起平面计算模型，可有效模拟使用荷载的作用，避免了平面计算问题中有关荷载纵横向分布的复杂简化问题，且计算结果可靠，可供广大技术人员参考。

参考文献

[1] 叶见曙.结构设计原理[M]..北京：人民交通出版社，2015.06

[2] 邵旭东.桥梁工程[M]..北京：人民交通出版社，2004.01

[3] 邵旭东.桥梁设计与计算[M]..北京：人民交通出版社，2007.02