厚大体积混凝土的支撑系统

潘鹏飞

（中国能源建设集团 江苏省电力建设第三工程公司，江苏 南京 212006）

普通基础承台施工，上层钢筋一般通过支设马镫解决支撑问题，但对于厚大体积混凝土结构，因其厚度大（超过3m），马镫已无法施工改用满堂脚手架进行支撑，因浇筑混凝土脚手架会全部埋入基础中，实际使用费用很大。

1 支撑系统具体工程介绍

在国电谏壁发电厂2×1000MW机组扩建工程锅炉基础工程施工过程中通过使用钢筋钢管骨架，成功解决此类支撑问题，经济效益显著。锅炉基础主要工程量：C30砼：13700m3，钢筋制作安装：1950t。

锅炉基础底板、顶板均设置了钢筋，底板高度4.75m，需设置施工骨架，考虑底板高度高，骨架的整体稳定性非常重要，为确保施工的安全，采用钢管钢筋骨架进行支撑，具体如下：

图1

骨架上下层采用 φ32 钢筋，骨架立杆采用 φ48×3.5@1.8m,考虑稳定性,间隔@5.4米设置“八”型剪刀撑，骨架与骨架间距@1.8m,并且骨架与骨架之间设置交叉型剪刀撑,间距@5.4m,具体如图1、图2:

图2

骨架力学计算：

荷载：骨架上层采用的是φ32@150的双向、双层钢筋，局部采用φ32@150的双向、三层钢筋，考虑不稳定因素，为保守起见，验算采用φ32@150 的双向、三层钢筋 6.32×7×6=265kg/m2即 2.65kN/m2

恒荷载设计值取：g=2.65×1.2=3.18 kN/m2

活荷载取值主要包括施工中的一些人员（2.5kN/m2）、一些小型工器具（0.5kN/m2）以及在浇筑混凝土时泵管的振动荷载（2kN/m2）等施工荷载。

活荷载设计值取：q=3×1.4=4.2 kN/m2。

荷载总设计值为：3.18+4.2=7.38kN/m2

均布力计算：

每榀骨架承受的力:7.38×2653.66/24=816kN/榀

每榀骨架承受线荷载：q=816/57.3=14.24kN/m(保守起见，取骨架最短长度 57.3m)

采用 φ48×3.5 的钢管

钢管的几何特性：

Q235钢

长度：L=4290mm

毛截面面积：A=489mm2

截面抗扭惯性矩：I=12.19×104m4

回转半径：I=(i/A)1/2=15.78mm

毛截面模量：W=π/32 （D4-d4）/D=5080mm3

骨架立杆验算

取模型如下：认为每根立杆承受1.8×1.8m 面积上的力。

力学计算简图如图3所示：

图3

钢管立杆受力N=7.38×1.8×1.8=24kN

轴心受压长度修正系数：μ=0.5

计算长度：10=μ H=0.5×4290=2145mm

截面抗扭惯性矩：I=12.19×104m4

回转半径：I-（I/A）1/2=15.78mm

长细比：λ=10/i2145/15.78=136

经查表，稳定系数 ψ=0.367

稳定验算：

σ=N/ψAn=24×103/(0.367×489)=133.7N/mm2＜205N/mm2符合要求

强度验算:

σ=N/An=24×103/489=49.1N/mm2＜205N/mm2符合要求

骨架横杆验算(φ32的钢筋,间距1800mm)

骨架受力形式简化为两段固定受力杆件，如图4所示：

图4

支座反力：

RA==RB=q1/2=14.24×1.8/2=12.82Kn

剪力：

V=RA，VB=-RB

弯矩：Mmax=q12/24=14.24×1.82/24=1.92KN.m

挠度：

ωmax=q14/384EI=64×14.24×18004/(384×2.06×105×3.14×324)=2.58mm

抗弯应力验算：

δ=Mx/rxWx=1.92×106/(1.05×3.14×323)=17.8N/mm2＜25N/mm2符合要求

挠度验算：

ωmax=2.58mm＜[v]=10mm 符合要求

剪力验算：

Fv=VS/(Itw)=12.82×103×402.1 ×6.8/(51445 ×32)=21.3N/mm2＜125N/mm2(符合要求)

综合考虑：考虑到施工的不定荷载及很多不定因素，所以骨架决定横杆采用螺纹钢 φ32mm，立杆采用钢管 φ48×3.5@1800，人字撑采用螺纹钢32mm@5400，骨架与骨架之间间距@1800,并设剪刀撑,剪刀撑采用32mm@5400。

2 施工中需要注意的问题

1）考虑钢管与钢筋对接的接触面不是很大，因此在制作骨架时，做坡口焊，需将钢管割成圆弧形，将φ32钢筋陷在钢管内，然后再进行焊接，焊接时必须保证焊缝高度确保焊接质量。

2）为保证骨架的稳定性，一方面在桁架与桁架之间及时焊接连接钢筋；另一方面，在钢管立杆上点焊固定温度筋，保证骨架整体稳定性防止立杆屈曲。

3 结论

1）本方法使用钢管作为支撑系统立杆，强度及稳定性有保证。

2）使用设计主筋作为骨架的上下层筋，既保证了结构设计钢筋规格与数量，也保证了上层钢筋承载要求的满足，经济效益明显。