现浇箱梁支架的设计方法

专栏ｌ路桥、航运与交通　现浇箱梁支架的设计方法　摘要：介绍桥梁施工中现浇箱梁支架的设计方法　关键词：现浇箱梁支架　设计：方法　在桥梁施工中，现浇箱梁的支架通常用的是落地式支架，　落地式支架常有满堂式支架和临时墩加钢梁支架两种。在地势　平坦、地基承载力满足要求并且支架高度￣＜２０ｍ的情况下，一　般采用满堂式支架。在地势陡峭、跨河流和山谷或必须保留通　道的情况下，一般采用临时墩加钢梁支架。近年来，时有发生现　浇箱梁支架倒塌的重大安全事故，概由两种主要原因造成：一　是缺乏理论指导，支架的搭设完全由工人凭借个人的施工经　验；二是施工环节麻痹大意，违反支架搭设规程操作。　广州东新高速公路在现浇箱梁高支模搭设施工管理上较　为规范，其做法遵循了“高支模作为专项施工方案须根据建筑　工程安全生产管理条例国务院令（第３９３号）第２６条要求，先　由项目经理部编制，并须提交本企业技术部门审查并经过企业　技术负责人审批签字后，再由项目部组织专家组进行论证审　查，项目部按专家论证审查意见进一步完善，经施工企业技术　负责人、总监理工程师审批后方可实施。”的原则。现通过广州　东新高速公路的实例仅将现浇箱梁满堂式支架的设计方法介　绍如下。　１工程简介　南浦互通主线桥位于广州市南浦岛内，起止里程为　Ｋ３＋０４０　Ｋ４＋３９８，桥梁中心桩号为Ｋ３＋７１９，桥梁全长为　１３５８ｍ。本桥上部结构均采用后张法预应力混凝土连续箱梁，　全幅共有５３跨１３联，具体孔数及跨径为：（２６＋２　Ｘ　２６．５＋２６）　＋２Ｘ（４Ｘ２６）４－（４Ｘ３０）＋５　Ｘ２５＋８Ｘ（４Ｘ　２５）ｍ，下部结构采用　双柱墩和三柱墩，钻孔灌注桩基础。本桥现浇箱梁底至地面最　大高度为１６ｍ，现需设计现浇箱梁支架方案。　２现浇箱梁支架设计理论基础与设计步骤　２．１支架设计的理论基础　①理论力学原理　②材料力学原理：③结构力学原理。　２．２设计步骤　拟定支架类型及结构布置一荷载分析及荷载组合一底模　板验算一横向木枋验算一纵向木枋验算一顶托验算一支架立　杆验算一地基承载力验算一风荷载对立杆稳定性验算。　３荷载分析　本桥箱梁底至地面最大高度为１６ｍ，拟采用　４８Ｘ３．５钢　管作为全桥支架的基本构件，横向木枋拟采用１０Ｘ　１Ｏｃｍ松木　单层布置，纵向木枋采用１０　Ｘ　１５ｃｍ松木单层布置，经初步设　计的支架结构详见附图所示。根据钢管支架设计图，支架顶部　直观布置图如下图所示：　（１）钢筋混凝土自重　箱梁钢筋混凝土自重属均布荷载，直接作用于底模及侧　模，根据设计图可得箱梁各部分自重荷载为：　腹板及横梁处ｑ１　＝１　Ｘ　１．６　Ｘ　１　Ｘ　２６＝４１．６ｋＮ／ｍ　箱室底板处口１　＝（０．２２＋０．２０）Ｘ　１　Ｘ　１　Ｘ　２６＝１　０．９２ｋＮ／ｍ　２０８　广东科技２００８　０８总第１９４期　口巫攻科　图１　（２）竹胶板底模（板厚６＝１．８ｃｍ容重ｙ＝１７ｋＮ／ｍ。）　ｑ，＝１　Ｘ　１　Ｘ　０．０１　８　Ｘ　１７ｋＮ／ｍ３＝０．３１　ｋＮ／ｍ　（３）横向木枋（１０Ｘ１Ｏｃｍ＠２８ｃｍ）　ｑ３＝５．０ｍ／ｍ　Ｘ　０．１　２　Ｘ　８ｋＮ／ｍ０＝０．４ｋＮ／ｍ　（４）纵向木枋（１０Ｘ　１５ｃｍ）　腹板及横梁处：ｑ４　＝３．５ｍ／ｍ　Ｘ　０．１　Ｘ　０．１　５　Ｘ　８ｋＮ／ｍ。＝０．　４２ｋＮ／ｍ　箱室底板处：ｑ４　＝２．５ｍ／ｍ　Ｘ０．１　Ｘ０．１５　Ｘ８ｋＮ／ｍ。：０．　３０ｋＮ／ｍ　（５）支架体系自重　①单根钢管自重　按１６ｍ的支架高度计算钢管自重荷载（含配件、剪刀撑及　水平拉杆等），　４８Ｘ３．５钢管单位重为４．３６ｋｇ／ｍ，加配件乘以　系数２．０，则立杆自重平均分配到底层的荷载为：　ｇ＝ｌ６ｍＸ４．３６ｋｇ／ｍＸ系数２Ｘ９．８Ｎ／１０００　＝１．３７ｋＮ／根　②钢管支架体系自重　根据支架设计图，横梁及腹板区平均每平方米布置了４、５８　根钢管，箱室底板处平均每平方米布置了２．４４根钢管，则支架　体系自重为：　腹板及横梁处ｑ５　：１．３７ｋＮ／根Ｘ　４．５８根＝６．２８ｋＮ／ｍ　箱室底板处ｑ５　：１．３７ｋＮ／根Ｘ　２．４４根＝３．３４ｋＮ／ｍ　４结构验算　４．１底模板验算　底模钉在横向木枋（＠２８ｃｍ）上，直接承受上部施工荷载，　取承受最大荷载的腹板处｛横梁与腹板处承受的荷载相同）进行　验算，截取１　ｍ宽的竹胶板简化为跨径为２８ｃｍ的三等跨连续　梁来验算。　４．２横向木枋验算　横向木枋采用１０Ｘ　１Ｏｃｍ松木单层布设，直接承受底模传　递下来的荷载，腹板及横梁处采用跨径为０．４ｍ的三等跨连续　梁来计算，箱室底板处采用跨径为０．８ｍ的三等跨连续梁来计　算。　箱室处横向木枋验算：　支点中心间距８０ｃｍ，顺桥方向中心间距为２８ｃｍ，则横向　木枋的分布荷载为：ｑ＝（０．８　Ｘ　０．２８　Ｘ　２３．０６）／０．８＝６．４６ｋＮ／ｍ。　４．３纵向木枋验算　维普资讯 http://www.cqvip.com

路桥、航运与交通Ｉ专栏　纵向木枋采用１０×１　５ｃｍ松木枋单层布置，直接承受横向　木枋传递下来的荷载。腹板及箱室底板处的纵向木枋按跨径为　１．Ｏｍ的三等跨连续梁来计算，横梁处为跨径为０　６ｍ的三等跨　连续梁，因横梁与腹板处的验算荷载相同，可免算参考腹板处验　算结果。　４．４顶托验算　采用５Ｏ型、６Ｏ型可调Ｕ型标准顶托，可调高度分别为　３５ｃｍ、４５ｃｍ。５０型允许荷载为５８ｋＮ，６０型允许荷载为４９ｋＮ。　托顶承受荷载为　腹板下：Ｐ：１．０×０．４×６０．３８＝２４　１　５ｋＮ＜【Ｐ］＝４９ｋＮ（符合要　求）　箱室下：Ｐ＝１．０×０．８×２３，４２＝１　８，７４ｋＮ＜ｆＰ］＝４９ｋＮ（符合要　求）　结论顶托满足受力要求。　４．５立杆验算　（１）立杆轴向荷载计算　据《路桥施工计算手册》，采用　４８×３．５钢管作支架，当横　杆步距为１．５ｍ时，对接立杆的容许荷载ｆＮ　］＝３０　３ｋＮ。　立杆底部承受竖向荷载为：　腹板下：Ｎ：１．０×０．４×６７　９１　ｋＮ／ｍ　＝２７　１６ｋＮ＜【Ｎ　］＝３０．　３ｋＮ。　箱室下：Ｎ＝１　０×０．８×２７　４２ｋＮ／ｍ　＝２１．９４ｋＮ＜【Ｎ　］＝３０　３ｋＮ。　结论：单根立杆承受荷载满足容许荷载要求。　（２）立杆稳定性验算　立杆的计算长度Ｌｏ：Ｌｏ＝Ｋ　Ｌｌ　ｈ＝ｌ　１　５５×１　５×１４０＝２４２．６ｃｍ　截面回转半径，Ｉｊ＝１　５８ｃｍ　截面积Ａ　Ａ＝４　８９ｃｍ　截面模量Ｗ　Ｗ＝５．０８ｃｍ。　钢材的抗压设计强度ｄ－【ｄ　】＝２１　５ＭＰａ　长细比　：　：Ｌ＃ｉ＝２４２．６１１．５８＝１　５３　５　轴心受压构件的稳定系数：　＝Ｏ．２９４　则立杆的稳定性按下列公式计算：　Ｎ／（　×Ａ）＝２６．７７×１ｏｏｏ／（Ｏ　２９４×４　８９×１０４）／１０。　：１８６．２０Ｍ：ａ＜【ｄ　］：２１　５ＭＰａ　结论：支架立杆的稳定性满足要求。　４　６地基验算　搭设支架前必须按施工方案的要求进行软基处理，保证地　基承载力在２３０ｋＰａ以上并且连续１Ｏｄ沉降观测差值小于　３ｍｍ才能进行场地硬化层的施工。　一一一　根据腹板区支架验算结果，单根立杆底部的可调底座承受　竖向荷载为２７．１６ｋＮ，施工时采用２０ｘ　５ｃｍ垫木来扩散可调　底座的集中力，２０×５ｃｍ垫木的有效传递面积保守按０．１２ｍｚ　（０　６０ｍ长×０．２ｍ宽）考虑，则要求的地基承载力为　２７．１　６ｋＮ／（０　６×０　２）ｍ　＝２２６ｋＰａ＜２３０ｋＰａ　当地基承载力Ｒ≥２３０ｋＰａ时，可满足现浇箱梁钢管支架的　地基承载力的要求。　４　７风荷载对立杆稳定性的验算　由于本项目属沿海平原地区，年均风速２　４ｍ／ｓ且各季的平　均风速相差不大，根据ＪＧＪ１３０—２００１规范４　３．２的规定，可不　考虑风荷载对满堂支架力杆的稳定性验算。实际施工中将采取　每跨左右两侧均布两根风揽对整个支架进行固定及沿支架纵　向两侧每隔６个架距设置一道斜撑钢管等措施，确保支架的稳　定性。　５结束语　本文所述的现浇箱梁支架的设计方法经过专家组审查论　证，并进一步完善后付诸实施，该方案在广州东新高速公路现　浇箱梁施工中得到了实践的检验，运用效果良好并且结构安全　可靠，具有较好的经济和社会效益，值得推广。■　●■Ｈ　４　一　＿　一　一｝　…　…　，．，　０　０　一　！～　．．…　…　…　一　一　’　’’　‘　’’　‘　”　ｔ　一、¨．　．…．．　■　：４４－。　：　：‘。　＇＿＿　｛　二　：　ｌＩ　ｌ　ｌｉ　；　．．：：　．：＿＿＝．＝　＝：．，　：　‘　；—：　一　一　一．一ｊ　：　０　：０　０　０　０　０：　一　一　：：：老　．：：＝　＝　：笔：一　：：：二ｌ：：　……”；　：　一　．－ｌ－　…　＾　＾＿　ｌ　－Ｈ¨＿．１＾－ｔ　・　。　：　ｔ一＊Ｍ－ｍ　参考文献　…公路桥涵设计手册《基本资料》．北京人民交通出版社　ｆ２】潘鼐建筑施工模板图册北京中国建筑工业出版社　【３Ｋ建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（ＪＧＪ１　３０—２００１　【４】《路桥施工计算手册》　（作者单位：广东省龙川县公路局）　２０９　广东科技２００８　０８总第１９４期