组合支架设计计算

申跃 钟豪

(1.中交路桥技术有限公司，北京 100018;2.云南省交通规划设计研究院，云南昆明 650011)

1 工程概况

京石高铁是国家重点建设项目，针对该桥的结构形式，采取了边跨脚手支架与中跨贝雷架组合设计的形式，如图1所示。

京石某(32.6+48+32.6)m连续梁采用支架现浇，支点处梁高3.50 m(不考虑排水坡)，跨中处梁高为2.50 m。腹板厚有48 cm，60 cm，70 cm，90 cm四种。底板厚度由40 cm线性变化到支点处的60 cm。截面中心处顶板厚度43.8 cm。

碗扣式支架的立杆间距:

腹板下支架:中支点左右9.60 m 范围内，0.30 m ×0.30 m;其余70 cm厚腹板下0.30 m ×0.60 m(横向5排，间距0.30 m);48 cm厚腹板下0.30 m×0.60 m(横向3排，间距 0.30 m);梁端60 cm厚腹板下0.30 m ×0.60 m(横向3排，间距0.30 m)。

图1 支架立面图

底板下支架:0.60 m ×0.60 m。

翼缘板下支架:0.60 m ×0.60 m 和0.60 m ×0.90 m 两种。

横杆步距1.20 m。

贝雷梁跨度为(11.9+9.0+9.0+10.4)m;腹板下贝雷梁间距0.225 m(2 片一排，共4 排，排间距0.675 m)，底板下间距 0.45 m;翼缘板下贝雷梁间距为0.90 m。

模板采用竹胶合板，面板为δ=15 mm竹胶合板。纵向方木10 cm×12 cm，横向方木14 cm×15 cm。

2 支架计算

2.1 荷载组合

1)箱梁自重。箱梁预应力钢筋混凝土容重26 kN/m3。

2)脚手架附属设备等自重。a.脚手板自重标准值统一按0.35 kN/m2取值;b.操作层的栏杆与挡脚板自重标准值按0.14 kN/m2取值;c.脚手架上满挂密目安全网自重标准值按0.01 kN/m2取值;d.模板支撑架的自重标准值(竹、木胶合板及木模板):0.30 kN/m2;按照模板的重量分配，腹板下脚手架承受腹板的内外模及部分底模重量，取4.05 kN/m2;底板下脚手架承受内外模板的重量，取0.90 kN/m2;翼缘板下脚手架承担的模板重量，0.30 kN/m2;e.脚手架自重:立杆按照 6.18 kg/m 计算，按照7.8 m高计算，横杆按照5.57 kg/m计算，按照7层计算。

3)施工活荷载。a.施工人员、施工料具、运输荷载，按2.0 kN/m2计;b.水平模板的混凝土振捣荷载，按2.0 kN/m2计;c.倾倒混凝土冲击荷载，按2.0 kN/m2计。

4)水平风荷载:

2.2 脚手支架计算

2.2.1 立杆竖向承载力验算

根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(2001)表5.3.3，横杆步距 1.2 m，长细比的计算公式为:

其中，k为计算长度附加系数，取1.155;根据经验，μ取1.50。满足《建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范》5.1.8条规定，λ≤250。

2.2.2 梁底模板及枋木检算

最大弯曲应力:

最大剪应力:

竹胶板最大变形:

竹胶板的弯曲应力、剪应力及变形均满足要求。

2.3 贝雷梁门洞检算

门洞采用贝雷梁，跨度为(11.90+9.0+9.0+10.4)m;腹板下两片贝雷梁间距0.225 m(为一组)，两组间距为0.45 m，底板下间距为0.225 m和0.45 m两种;翼缘板下贝雷梁间距为0.90 m。腹板范围内贝雷梁为4片，为偏于安全，按照70 cm厚腹板由3片贝雷梁承担腹板重量及施工荷载，48 cm厚腹板由2片贝雷梁承担腹板重量及施工荷载，计算按照每片贝雷梁承担0.24 m横向范围内的腹板重量，贝雷梁受力图如图2所示。

图2 腹板下贝雷梁计算结果

贝雷梁最大压应力为－222.4 MPa，最大应力发生在支点处竖杆，小于容许应力［σ］=230 MPa，但强度储备稍小，建议对支点竖杆进行加强。

对于底板下贝雷梁，间距0.45 m，承受腹板、底板及相应模板的重量，受力稍小于腹板下的贝雷梁受力，应力满足规范要求。但支点竖杆处应力也较大，建议对所有竖杆进行加强。

立柱检算:门洞中墩和边墩均采用φ630×10 mm钢管立柱，高度3.00 m，φ630钢管立柱距顶面1 m处用［10槽钢连接。钢管墩承受的竖向荷载为1 078 kN。φ630×10 mm钢管立柱截面特性:

柔度系数:

稳定系数:

钢管立柱应力:

钢管立柱的强度和稳定性满足要求。

3 结论及建议

对京石某连续梁(32.60+48.0+32.60)m连续梁脚手支架和贝雷梁门洞进行了检算，主要检算结论及建议如下:

1)腹板(纵向间距30 cm和60 cm，横向间距30 cm)及底板下立杆(纵向间距60 cm，横向间距60 cm)的强度和稳定性满足要求;2)纵向枋木(高12 cm宽10 cm)、横向枋木(高15 cm宽14 cm)的强度及刚度满足要求;3)支架剪刀撑应按相应规范设置，保证支架体系的稳定性;4)支架搭设过程中注意检查连接部件的可靠性，外侧模板和内侧模板应采用可靠的联结及拉结措施;5)贝雷梁(腹板下间距0.225 m，底板下最大间距0.45 m)弦杆、斜杆和竖杆强度及刚度满足要求;6)横向工字钢(2Ⅰ40a)强度及工字钢满足要求;7)钢管立柱(内部需灌满密实砂)满足强度及稳定性要求;8)横向工字钢和钢立柱的连接需采取可靠措施，横向工字钢应通过立柱中心，防止立柱偏心受压。建议钢管顶面下1 m处采用［10槽钢连接，焊接牢固，底端与预埋钢板焊接。

［1］ 杜荣军.建筑施工脚手架实用手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1994.

［2］ 赫英龙，孔祥平.满堂支架在混凝土现浇连续梁施工中的方案设计与应用［J］.铁道工程学报，2001(3):64-68.

［3］ 武胜兵，宋福栋.公路桥梁工程现浇梁满堂支架施工验算［J］.山西交通科技，2001(6):40-42.

［4］ 李 明.满堂式支架设计方案及受力分析［J］.四川建材，2006(1):151-152.

［5］ 秦 梅，马云昌.贝雷片支架的变形计算［J］.合肥工业大学学报(自然科学版)，1999(5):126-129.