满堂红支架计算1

   施工；验算

   钢筋混凝土连续箱梁需支架进行现场浇筑，支架的支设是其中一项最重要，也是最为复杂的工作。支架的支设质量直接影响着现浇连续箱梁的质量，所以在支架的支设过程中要严格按照验算结果进行，且单根立杆的垂直度要求不大于1 c m控制，以提高满堂支架的抗倾覆性能。现以西合高速公路S D N 6合同段棣花互通式立交桥E匝道现浇箱梁的施工计算为例，介绍一下我们的施工应用。该桥梁总长146m，上部构造为20+4×25+20，箱梁顶宽15.50m，底宽10.5m，一箱两室，在桥梁两端向跨中方向3 9 m处设置O V M-1 9联接器，该箱梁分为三段进行施工。为确保大体积混凝土的表面平整度，考虑到施工安装、搬运、拆卸方便，模板一般采用大面积刚度较好的竹胶板。

   一、满膛支架设计及计算

   1、支架及模板的设计

   支架设计采用满堂碗扣支架，支架主要包括立杆、横杆、可调底、顶托梁、剪力撑、横向分配方木、顺桥向分配方木和底模板。基底为丹江河道天然砂砾填筑路基（压实度达到9 5%以上，地基承载力＞4 0 0 K p a），考虑到砂砾表层的板结性能较差，引起支架整体的局部受力不均匀，产生沉降，在其上浇注20cm厚C20混凝土的补强调平层，以确保现浇连续箱梁的整体浇注质量。考虑到高空作业危险性，支架在支设时两侧各留出50cm的工作平台，外侧采用防护网进行防护。

   支架采用碗扣式支架，距桥墩中心3米范围内，顺桥方向立杆步距0.6 m，其它位置顺桥向立杆步距0.9 m，横桥向立杆步距均为0.9 m；层高为1.2 m，支架平均高度8m，大横杆采用12×12cm、小横杆采用1 0×1 0 c m的落叶松方木。大横杆间距为0.9m，小横杆间距为0.3m。

   2、支架上部荷载组合

   荷载主要考虑模板、方木及碗扣支架自重；新浇筑砼自重；钢筋自重；施工人员及施工设备荷载；振捣砼时产生的荷载；倾倒砼时产生的荷载等。

   3、支架受力分析

   A、正常段受力计算

   （1）计算荷载

   ①模板、方木、碗扣支架自重：模板由现场实际秤得：0.12 KN/m²，全桥共用大横杆方木2940米，小横杆方木1 0 1 3 6米，由建筑施工手册上查的东北落叶松为：6.5 KN/m³，

   大横杆方木自重为：

   2940×0.12×0.12×6.5/(140×16.5)=0.119 KN/m²；

   小横杆方木自重为：

   10136×0.1×0.1×6.5/(140×16.5)=0.285 KN/m²；

   支架长140米，平均高度8，平均宽度1 6.5米，由建筑施工手册查得碗扣式钢管脚手架计算重量8×0.122＝0.976 KN/m²合计模板、方木、碗扣支架自重为：0.12+0.119+0.285＋0.976=1.5 KN/m²。

   ②钢筋砼梁体自重，在计算时，小横杆传力给大横杆，大横杆按均布荷载传递给支架。所以支架按均布荷载计算，均布荷载受力具体计算如下：

   [10.5×1.3+（0.15+0.6）×2.5÷2×2-4.65×0.85×2+100×0.2+0.2×0.2]×25÷10.5×1〕=18.714 KN/m²（最不利情况考虑钢筋砼按2 5 K N/m 3计算）。

   ③人工及料材、机具行走堆放荷载：2.0 K N/m 2（由路桥施工计算手册查得）。

   ④施工砼时的施工荷载及振岛砼时产生的荷载均按：2.0 KN/m²（由路桥施工计算手册查得）。

   (2)受力计算

   大横杆验算

   大横杆受力计算：计算跨径：L=0.9 m顺桥向作用在大横杆上的均布荷载：

   q=（0.285+0.12+18.714+2+2）×0.9=20.807 KN/m

   跨中弯距：Mmax=qL2/8=20.807×0.92/8=2.107 KN•m

   ①验算抗弯强度

   10×10厘米方木截面模量：W=0.123/6=2.88×10-4m³

   σ＝Mmax/W＝2.107×1000/2.88×10-4=7.32MPa

   由建筑施工手册查得落叶松容许弯应力[σw]＝17Mpa

   σ＝7.32MPa＜[σw]＝17Mpa

   安全系数为；17÷7.32＝2.32

   所以：12×12厘米方木大横杆满足抗弯要求

   ②验算刚度：

   Ix=0.124/12＝17.28×10-6m4

   E=1×104 Mpa，L=0.9 m

   f=5×ql4/（384EI）=5×20.807×103×0.94/384×1×104×17.28=1.03mm＜L/400=2.25mm

   所以刚度符合要求。

   （3）支架立杆计算：按48×3.5㎜计算

   ①立杆承受由大横杆传递来的荷载：N=（0.119+0.285+0.12+18.714+2+2）×0.9×0.9=18.82KN

   ②立杆截面特性：由路桥施工计算手册查得：δ=3.5㎜，D=48㎜，i=15.78mm；A=4mm²；[σ]＝210Mpa

   支架横杆步距为1.2 m,长细比λ＝1200/15.78=76

   ③承载力检算：[N]=φ•A•[σ]查表知，φ=0.6758

   则：[N]=0.6758×4×210=69 KN

   从而得：N=18.82KN＜[N]=69KN,满足要求。

   B、端部加密段受力计算

   在距桥墩中心线两侧各3米处，支架顺桥向步距0.6米，横桥向步距为0.9米；层高为1.2米，大横杆、小横杆均采用1 0×10厘米的落叶松方木。大横杆间距为60厘米，小横杆间距为2 5厘米。

   （1）计算荷载

   ①模板、方木、碗扣支架自重：模板由现场实际秤得：0.1 2 K N/m 2，

   全桥共用大横杆方木2940米，小横杆方木1 0 1 3 6米，由建筑施工手册上查的东北落叶松为：6.5 KN/m³，

   大横杆方木自重为：

   2940×0.12×0.12×6.5/(140×16.5)=0.119 KN/m²；

   小横杆方木自重为：

   10136×0.1×0.1×6.5/(140×16.5)=0.285 KN/m²；

   支架长140米，平均高度8，平均宽度1 6.5米，由建筑施工手册查得碗扣式钢管脚手架计算重量8×0.122＝0.976 KN/m²

   合计模板、方木、碗扣支架自重为：0.12+0.119+0.285＋0.976=1.50K N/m 2。

   ②钢筋砼梁体自重，在计算时，小横杆传力给大横杆，大横杆按均布荷载传递给支架。所以支架按均布荷载计算，均布荷载受力具体计算如下：

   [10.5×1.3+（0.15+0.6）×2.5÷2×2-4.35×0.85×2+100×0.2+0.2×0.2]×25÷10.5×1〕=19.928 KN/m²（最不利情况考虑钢筋砼按2 5 K N/m 3计算）。

   ③人工及料材、机具行走堆放荷载：2.0 KN/m²（由路桥施工计算手册查得）。

   ④施工砼时的施工荷载及振岛砼时产生的荷载均按：2.0 KN/m²（由路桥施工计算手册查得）。

   (2)大横杆验算

   大横杆受力计算：计算跨径：L=0.6 m顺桥向作用在大横杆上的均布荷载：

   q=（0.285+0.12+19.928+2+2）×0.6=14.60 KN

   跨中弯距：M m a x=q L 2/8=1 4.6 0×0.62/8=0.657KN•m

   ①验算抗弯强度

   10×10厘米方木截面模量：W=0.123/6=2.88×10-4m³

   σ＝Mmax/W＝0.657×1000/2.88×10-4=2.28MPa

   由建筑施工手册查得落叶松容许弯应力[σw]＝17Mpa

   σ＝2.28MPa＜[σw]＝17Mpa

   安全系数为；17÷2.28＝7.46

   1 2×1 2厘米方木大横杆满足抗弯要求

   ②验算刚度：

   I x=0.1 2 4/1 2＝1 7.2 8×1 0-6m 4

   E=1×104 Mpa，L=0.6 m

   f=5×ql4/（384EI）=5×14.6×103×0./384×1×104×17.28=0.143mm＝0.6/400=1.5㎜所以刚度符合要求。

   （3）支架立杆计算：按48×3.5㎜计算

   ①立杆承受由大横杆传递来的荷载：

   N=q l=（0.1 1 9+0.2 8 5+0.1 2+19.928+2+2）×0.6×0.9=13.204 KN

   ②立杆截面特性：由路桥施工计算手册查得：δ=3.5 m m，D=4 8 m m，i=15.78mm；A=4mm²；[σ]＝210M p a

   支架横杆步距为1.2 m,长细比λ＝1200/15.78=76

   ③承载力检算：[N]=φ•A•[σ]

   查表知，φ=0.6758

   则：[N]=0.6758×4×210=69KN

   从而得：N=13.204KN＜[N]=69KN,满足要求。

   （4）底模强度计算：

   箱梁底模采用高强度竹胶板，板厚t=12mm，竹胶板方木背肋间距为250mm，所以验算模板强度采用b=2 5 0 m m平面竹胶板。

   （一）模板的力学性能

   （1）弹性模量：E=1×104 MPa

   （2）截面惯性矩：I=bh3/12=25×1.23/12=3.6 cm4

   （3）截面抵抗矩：W=bh2/6=25×1.22/6=6 cm³

   （4）截面积：A=bh=25×1.2=30 cm³

   （二）模板受力计算（按最不利情况计算）

   （1）底模均布荷载：F=19.928+2.0+0.1+2=24.028 KN

   q=24.028×0.25=6.007 KN/m

   （2）跨中最大弯矩：M=ql2/8=6.007×0.252/8=0.046

   （3）弯拉应力：σ=M/W=0.0 4 6×103/6×10-6=7.7 MPa＜[σ]=11 MPa竹胶板强度满足要求

   （4）挠度：从竹胶板下方木背肋布置可知，竹胶板可看作为多跨连续梁，按三等跨均布荷载作用连续梁计算，计算公式为：

   F=0.677ql4/100EI

   =0.677×6.007×0.254/100×0.1×108×3.6×10-8

   =0.44mm＜L/400=0.625 mm

   竹胶板挠度满足要求。

   综上，竹胶板强度满足要求。

   （5）施工预抬值：

   （1）梁体自重产生的弹性变形σ1=1.03mm

   （2）支架在荷载作用下的弹性压缩

   σ2=δL/E=18.82×12/2.15×105MPa=10.5mm

   （3）支架在荷载作用下的弹性压缩

   σ3=1 0 m m（钢管扣碗处每处取1 m m上托和底托取2 m m）

   综上，σ总=σ1+σ2+σ3=1.03+10.5+10=25.3mm

   二、支架的施工

   支架的施工顺序为：基础处理-按间距、步距放样布设-支架安装。安装时从桥梁的纵向一端向另一端进行，水平杆由下向上进行。

   支架搭设之前预先检查碗扣杆件，不得使用挖瘪、弯曲、腐蚀等以及有损伤和明显缺陷的构件，碗扣或销子必须用专用的销子。碗扣件进场前必须逐件进行检查，是否符合质量要求及设计要求。

   碗扣支架搭设前，先按测量放线及支架搭设形式布置好碗扣底托，然后搭拼碗扣支架。第一层拼好之后，必须由现场技术人员抄平检查平整度，如高差太大，必须用底托调平。拼立杆时必须用吊线锤检查其垂直度，防止立杆偏心受力。接头部位必须用碗扣连接牢固。支架搭拼时应挂线以控制调平和线型。顶托和底托外露部分最大不能超过30厘米，自由端超过30厘米长的杆件要增加水平杆锁定；底托与硬化地面之间要密贴，达到面受力，严禁形成点受力。顶托螺扣伸出长度不大于3 0厘米，纵向方木接头不能有空隙，且不能悬空，若有空隙用扒钉十字交叉连接，方木间用木楔塞紧，且用钉子钉牢。横向钢管间若有空隙，用粗钢筋焊接或用直扣件将两钢管连成一体。

   碗扣支架搭拼完之后，用扣件式钢管在立杆上沿纵横向每隔3排设置一道剪刀撑，剪刀撑设置时从顶到底要连续，搭接头保证不小于6 0厘米，接头卡不少于两个，与水平横杆的夹角为4 5°～6 0°，两剪刀撑不允许自相交，要求布置在立杆两侧。为防止现浇箱梁混凝土浇注过程中边腹板侧模胀模而产生斜撑钢管和翼缘板下支架移位，需在翼缘板支架上设置斜拉钢管，斜拉钢管要深入底板下支架至少3根站杆，每隔一排设置一道，与站杆相交部位均要用扣件连接，且与与水平横杆的夹角为30°。

   施工过程中加强对支架的观测，要有详细的记录，并对观测数据进行详细分析，特别是数据有突变时，要认真对待，仔细分析，必要时进行重新验算。满堂支架结构形式图