浅谈现浇连续箱梁满堂支架体系分析

何智勇

摘要：近几年，随着我国公路桥梁工程建设的蓬勃发展，施工中遇到的受力分析愈来愈多；科学技术的进步，结构物的荷载增加，现浇连续箱梁对满堂支架和地基变形的要求越来越严。地基虽不是建筑物本身的一部分，但作为基础的载体及建筑物荷载的最终承受者，在建筑中占有十分重要的地位，同时满堂支架体系分析关系到整个工程的质量、进度与投资，亦对创精品工程起着十分重要的作用。本文主要探讨现浇连续箱梁满堂支架体系分析的关键技术。

关键词：地基基础，桥梁施工，方法，支架，分析

一、工程概况

1、中和里大桥

中和里大桥孔跨布置（25+2×37+25）m，上部结构为现浇连续箱梁。设计梁体为单箱单室直腹板等高连续箱梁，梁高1.75m。顶板宽16.3m，底板宽10.13m，翼缘板宽2.5m，腹板厚度50cm，顶板厚度26cm，底板厚度23cm。

二、满堂支架体系说明

1、中和里大桥：地基为7～10米不等的粉质粘土，需将支架地基采用换填1m厚碎石土基进行处理，换填按层厚不超过30cm进行分层碾压施工，处理后地基承载力不小于180KPa（实测处理后地基承载力为267KPa）。地基顶面设置1%单向横坡，同时周边设置30×30cm截排水沟。

2、基础：采用20cm厚C20混凝土。

3、支架：满堂支架采用碗扣式支架，规格：Φ48×3.5mm钢管，立杆顶、底部设置螺旋调节杆。碗扣架立杆间距：翼缘板下为0.6m×0.9m，底板下为0.6m×0.6m；腹板下为翼缘板下为0.6m×0.3m；横杆步距均为1.2m。

4、支架传力系统：碗扣支架顶部分别设置10 x12cm、10 x10cm两层方木作为载荷均布层，其中10 x12cm方木按间距60cm沿箱梁横向布置；10 x10cm方木按间距沿箱梁纵向布置。

三， 满堂支架验算

（一） 底模板验算

1、材质规格

底模铺设混凝土用2240×1220×15mm竹胶板。

竹胶板检验报告见下表

项目

单位

技术要求

检测值

判定结果

含水率

%

5～14

5.8

合格

静曲强度

∥

MPa

≥40

43.2

合格

⊥

MPa

≥35

37.1

合格

静曲弹性模量

∥

MPa

≥5500

6610

合格

⊥

MPa

≥4500

5130

合格

静曲强度=35MPa=35N/mm2，弹性模量E=4500MPa=4500N/mm2

2、底模承载力计算

①底模设置：底模采用15mm竹胶板。底模下纵向铺设10×10cm方木，间距为25cm；10×10cm方木下橫向铺设10×12cm方木，间距为60cm。

箱梁腹板处荷载较大，选取该处作为最不利位置进行验算。

②荷载分析：

底模承受的荷载包括：模板及支架自重、新浇砼自重（含钢筋重量）、施工人员及施工设备荷载、倾倒砼时产生的荷载及振捣产生的荷载。

模板及支架自重：=2KN/m2

新浇砼自重：=26KN/m3；

施工人员及运输机具荷载：=2.5KN/m2；

倾倒砼时产生的竖向荷载：=2.0KN/m2；

振捣砼时产生的竖向荷载：=2.0KN/m2；

腹板处砼截面最大高度为1.75m，此处钢筋混凝土自重为：q=1，75×26=45.5 KN/m2单位面积荷载为：=+q+++=2+45.5+2.5+2.0+2.0=54 KN/m2

③底模受力验算：

取底模25cm宽为计算单元，其荷载为：=0.25=54×0.25=13.5 KN/m

查《JG/T156-2004竹胶合板模板》得：

竹胶合板模板容许弯应力：[σ]≥35MPa，弹性模量：E=6×106KPa，截面抵抗距：W===0.938×10-5m3。

查《路桥施工计算手册》得：

最大弯矩M=0.105×ql2=0.105×13.5×0.252=0.0886KN.m

则最大弯力：σ===9.45MPa<[σ]=35MPa

最大剪力：ν=0.606ql=0.606×13.5×0.25=2.05KN

最大剪应力：===0.82MPa≤[]=1.6MPa

惯性矩：===7.031×10-7m3。

最大挠度：？=0.664×=0.664×=0.125mm<=0.625mm

箱梁底模及下部支撑布置满足要求。

（二）侧模板验算

1、侧模设置 ：侧模采用15mm厚竹胶板（同底模），背方采用10x10cm方木，间距40cm。

2、荷载分析：

箱梁侧模承受的荷载包括新浇砼对模板侧压力、倾倒砼时产生的荷载及振捣产生的荷载。

P=0.22=0.22×26××1×1.15×1=30.6KN/m2

式中：p-新浇注砼对模板的最大侧压力，KN/m2；

-砼的容重，26KN/m3；

-砼初凝时间，=，T-砼温度，取28℃；

-砼浇注速度，m/h，取1m/h；

H-砼侧压力计算位置处到砼顶面的总高度，H=1.75m；

-外加剂修正系数，不掺加外加剂时取1，掺具有缓凝使用的外加剂时取1.2 ；

-砼坍落度修正系数，取1.15。

根据有关规范的规定：倾倒砼水平荷载为2KN/m2，振捣荷载为4KN/m2。

3、侧模受力计算

取侧模40cm宽为计算单元，其荷载为：=（30.6+4+2）×0.4=14.64KN/m

计算模型如下：

查路桥施工计算手册得：

最大弯矩：M=0.0839×ql2=0.0839×14.64×0.42=0.196KN.m

抗弯模量：W=bh2=×0.4×0.0152=1.5×10-5m3

弯应力：σ===10933.3KPa=13.03MPa<[σ]=35MPa

惯性矩：===1.125×10-7m3

最大挠度：？=0.00285×=0.00285×=0.016mm<=1mm模板验算合格。

（三）侧模背杠及对拉杆验算：

1、背杠设置：腹板背杠采用10号槽钢双拼，布置间距60cm，拉杆按间距80cm设置，拉杆采用Φ16钢筋。

2、荷载分析：考虑倾倒和振捣混凝土对腹板模板的冲击力，双拼槽钢上线性荷载：

q=（30.6+4+2）×0.6=21.96KN/m

3、背杠受力计算：

双拼槽钢背杠力计算模型如下图：

经计算双拼槽钢跨中最大弯矩及挠度如下：

=ql=×21960×0.82=1756.8N/m

===22.1MPa<[]=215MPa

=0.02mm<[？]==2mm

满足要求。

4、拉杆受力计算：

拉杆采用Φ16钢筯，其所受拉应力为：

P==36600×0.6×0.8/×0.0082=87.4MPa<215MPa 满足要求。

腹板背杠及对拉杆算合格。

（四）传力系统验算

1、纵向分配方木验算

①布置形式：纵向10x10cm方木，布置间距间距25cm。

②纵向方木力学模型：

等跨连续梁，跨径60cm。

③荷载分析：腹板处荷载最大，取该处荷载进行验算。木材抗弯强度极限值[]=12MPa。

④验算参数：

q=0.25×（++++）=0.25×（45.5+2+2.5+2.0+2.0）=13.5KN/m

W===1.67×10-4m3

W--杆件截面抵抗矩，

I--惯性矩，I===8.33×10-6m4

E--弹性模量，查路桥施工计算手册，取9x103MPa

[？]--容许扰度值，[？]=

横向分配梁验算：

===2.91MPa≤[]=12MPa

最大剪力：V=0.6ql=0.6×13.5×0.6=4.86KN

最大剪应力：==0.73MPa≤[]=1.7MPa 满足。

？===0.15mm≤[？]==1.5mm

满足。

2、横向传递力方木检算

①布置形式：横向10x12cm方木，布置间距同沿梁纵向立杆间距，间距为60cm。

②横向传递方木力学模型：

等跨连续梁，跨径30cm.

③荷载分析：腹板处荷载最大，取该处荷载进行验算。木材抗弯强度极限值[=12MPa

④验算参数：

q=0.6×（++++）=0.6×（45.5+2+2.5+2.0+2.0）=32.4KN/m

W===2.4×10-4m3

W--杆件截面抵抗矩，

I--惯性矩，I===1.44×10-5m4

E--弹性模量，查路桥施工计算手册，取9x103MPa

[？]--容许扰度值，[？]=

横向分配梁验算：

===1.22MPa≤[]=12MPa

最大剪力：V=0.6ql=0.6×32.4×0.6=5.83KN

最大剪應力：==0.73MPa≤[]=1.7MPa 满足。

？===0.014mm≤[？]==0.75mm

主受力方木验算合格。

（五）碗扣支架立杆检算

1、翼板根部立杆检算

①布置形式：支架布置密度为60cmx90cm，水平杆步距为1.2m。

②荷载分析：砼自重荷载q=0.62×26=16.12KN/m2

总荷载：=q+++=16.12+2+2.5+2.0+2.0）=24.62KN/m2

据<<建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ166-2008>>单根碗扣杆件[N]=30KN

③立杆验算：单根立杆受力N=0.6x0.9xQ=0.6×0.9×24.62=13.3KN<[N]=30KN翼板根部立杆验算满足要求。

2、腹板底部立杆验算

①布置形式：支架布密度为30cmx60cm，水平杆步距为1.2m。

②荷载分析：砼自重荷载q=4.05×26=105.3KN/m2

总荷载：=q+++=105.3+2+2.5+2.0+2.0）=113.8KN/m2

据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ166-2008单根碗扣杆件[N]=30KN

③立杆验算：单根立杆受力N=0.3x0.6xQ=0.3×0.6×113.8=20.48KN<[N]=30KN

腹板底部立杆验算满足要求。

3、底板中部立杆检算

①布置形式：此处支架布置密度为60cmx60cm，水平杆步距为1.2m。

②荷载分析：砼自重荷载q=1.2x26=31.2KN/m2

总荷载：=q+++=31.2+2+2.5+2.0+2.0）=39.7KN/m2

据建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ166-2008单根碗扣杆件[N]=30KN

③立杆验算：单根立杆受力N=0.6x0.6xQ=0.6×0.6×39.7=14.29KN<[N]=30KN

底板底部立杆验算满足要求。

（六）碗扣式支架地基及基础承载力验算

1、地基：支架地基采用换填1m厚碎石土基进行处理，换填按层厚不超30cm进行分层碾压施工，处理后地基承载力不小于180KPa（实测处理后地基承载力为267KPa）。地基顶面设置1%单向横坡，同时周边设置30x30cm截排水沟。

2、基础：20cm厚C20混凝土。

3、 基础受力验算：

取（五）中单根立杆最大受力处进行验算。最大压力为20.48KN，可调底座尺寸为15cmx15cm。

基础承载力：===0.91MPa≤20MPa 满足要求。

地基承载力：===113.8Kpa≤180Kpa 满足要求。

参考文献：

[1] JG/T156-2004竹胶合板模板，2004

[2]周水兴，何兆益，邹毅松. 路桥施工计算手册，2001

[3] 杨亚男、贺军. 建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范JGJ166-2008，2008