拱桥模板支架架设及验算

黎龙凤　徐长清

(高邮市水利局， 江苏 高邮　225600)

拱桥模板支架架设及验算

黎龙凤徐长清

(高邮市水利局， 江苏 高邮225600)

【摘要】本文对高邮市清水潭湿地旅游度假区拱桥模板架设进行验证计算，分别从线荷载设计、集中荷载设计、抗压强度、受压截面最大毛截面抵抗距等方面进行验算，其验算结果可为相关工程施工提供一些经验。

【关键词】拱桥; 支架架设及验算; 荷载组合

1工程概况

高邮市清水潭湿地旅游度假区东入口主干路新建桥梁工程，设计桥长28m，桥宽12.5m，系一座3孔连续钢筋混凝土现浇拱桥，拱轴线线形采用圆弧形；孔拱板净跨径中孔为780cm、边孔为590cm，矢跨比为1/2；中跨拱圈厚度40cm，边跨拱圈厚度35cm，采用C30混凝土浇注成型。下部结构桥墩、台均采用刚性扩大基础。采用天然地基基础，地基承载力为150kPa。

下面将为该拱桥施工模板及支架的架设进行计算验证。

2满布式支架架设及验算

2.1荷载标准值及分项系数(见表1)

表1　荷载标准值及分项系数

2.2　荷载组合(见表2)

2.3　材料计算参数(见表3)

2.4拱板模板计算

模板面板采用15cm高强度多层板：E=4.5×103N/mm2，[σ]=14.84N/mm2；

板底主龙骨采用φ48×3.2钢管；

次龙骨采用50mm×100mm方木，E=9000N/mm2，[σ]=13N/mm2；[τ]=1.4N/mm2。

2.4.1荷载计算

a.模板及支架自重标准值： 0.35kN/m2

b.混凝土标准值： 24kN/m3

c.钢筋自重标准值： 1.648kN/m3

d.施工人员及设备荷载标准值： 2.5kN/m2(集中荷载P=2.5kN)

2.4.2计算次龙骨间距(验算面模板承载能力、刚度)

承载能力验算荷载组合： ①+②+③+④(均布荷载取2.5kN/m2)；

荷载标准值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2；

单位宽面板可视为梁，次龙骨作为梁支点按三跨连续梁考虑，取宽度1.0m，高度0.15m；

弯距：Mmax=0.117ql2；

挠度：Umax=0.990ql4/(100EI)(按最不利组合)。

a.线荷载设计值：q1=F1×1.0=19.31kN/m2×1.0m=19.31kN/m

按面板抗弯承载力要求：Mmax=0.117ql2=[σW]=fwbh2/6

0.117×19.31×l2=[σ]/6bh2

l=[(1/6×14.84×1000×152)/(0.117×19.31)]0.5=496mm

按面板刚度要求，最大变形为模板结构的1/400

刚度验算荷载组合： ①+②+③

荷载标准值：F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

q2=F2×1.0=15.81kN/m2×1.0m=15.81kN/m

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

Umax=0.990ql4/(100EI)=l/400

l′=[(100×4.5×103×2.81×105)/(15.81kN/m×0.990×400)]1/3=272mm

按抗弯承载力，刚度要求取最小值，次龙骨间距区150mm

可满足要求。

b.集中荷载设计值： (集中荷载P=2.5kN)

承载能力验算荷载组合： ①+②+③+④(均布荷载取2.5kN/m2)

荷载标准值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2

W=bh2/6=1000×152/6=37500mm3

按面板刚度要求，最大变形为模板结构的1/400

刚度验算荷载组合： ①+②+③

荷载标准值：F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

P=2500+15.81×0.15×1.0=4871.5N

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

Umax=1.615Pl3/(100EI)=l/400

l′=[(100×4.5×103×2.81×105)/(1.615×4871.5×400)]1/2=200.5mm

按抗弯承载力，刚度要求次龙骨间距区150mm

可满足要求。

2.4.3计算主龙骨(钢管横杆)承载能力、刚度(主龙骨支撑间距1000mm)

立杆作为主龙骨梁支点按三跨连续梁考虑，梁宽取1000mm。

弯距：Mmax=0.101ql2；

挠度：Umax=0.99ql4/(100EI)。

承载能力验算荷载组合： ①+②+③+④(均布荷载取1.5kN/m2)

荷载标准值：F3=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+1.5×1.4=17.91kN/m2

线荷载设计值：q5=F4×0.8=17.91×1.0=17.91kN/m

Mmax=0.101q5l2=[σ]Wn

Wn=4250mm3(φ48×3.2钢管)

0.101×17.91×l2=[σ]Wn

l=[(205×4250)/(0.101×17.91)]0.5=694mm

按次龙骨刚度要求，最大变形为模板结构的1/400

刚度验算荷载组合： ①+②+③

F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

线荷载设计值：q3=F2×0.8=15.81×1.0=15.81kN/m

Umax=0.990ql4/(100EI)=l/400E=2.06×105N/mm2

Ix=1.02×105mm4(φ48×3.2钢管)

l′=[(100×2.06×105×1.02×105)/(15.81×0.990×250)]1/3=812.8mm

按抗弯承载力，刚度要求最小值，主龙骨间距区800mm

可满足要求。

2.4.4支撑用φ48×3.2钢管，间距最大为1.0m×1.0m，水平杆步距不大于1.2m，支撑杆有效面积为450.2mm2

a.抗压强度验算： 荷载组合： ①+②+③+④(均布荷载取1.0kN/m2)

F4=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2 +1.0×1.4=17.21kN/m2

N=17.21kN/m2×1.0×1.0=17.21kN (单根立杆承载面积)

[N]=Af=450.2×205=92.28kN>17.21kN

满足要求。

b.稳定验算： 作用力偏心e=48/2mm计算

Ix=π(D4-d4)/64=π(484-41.64)/64=3.6×105mm4

ix=(Ix/A)1/2=(3.6×105/450.2)1/2=8.9mm

l0=h+2a=1200+2×150=1500

λx=l0/ix=1500/8.9=168.54<[λ]=210

查Q235，a类截面轴压稳定系数φx=0.423

初始偏心弯距Mx=N×e=17.21×103×24=4.13×105N·mm

截面塑性发展系数rx=1.15; 等效弯距系数βmx=1.0

受压截面最大毛截面抵抗距Wix=Ix/(D/2)=1.02×105/(48/2)=4250mm3

N/φxA+βmxMx/rxWix[1-0.8(N/Nex) ]=17210/(0.423×450.2)+1.0×2.64×105/1.15×4250×(1-0.8×0.15)=90.37 +61.38=151.75N/mm2<205 N/mm2

可满足要求。

3计算结论

通过验证计算，清水潭湿地旅游度假区拱桥施工时需支护的拱架尺寸及主材用量为：

a.立杆顺桥向间距为100cm。

b.立杆横桥向间距为100cm。

c.横杆步距为100cm，顺桥安装。

4结语

高邮市清水潭湿地旅游度假区东入口主干路新建拱桥于2013年12月12日开工，2014年3月25日竣工，已顺利通过验收并试通车。本文对拱桥的支护架设进行的验证计算，对支护方式进行介绍，希望能给其他类似工程提供一些经验。

参考文献

[1]JTJ 024—85公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，1998.

[2]SL 191—2008水工混凝土结构设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2009.

[3]JGJ 162—2008建筑模板施工安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2008.

中图分类号：TU755.2

文献标志码：A

文章编号：1005-4774(2015)04-0022-03

Erection and calculation of arch template bracket

LI Longfeng, XU Changqing

(GaoyouWaterConservancyBureau,Gaoyou225600,China)

Abstract：In the paper, arch template erection in Qingshuitan Wetland Holiday Resort in Gaoyou is checked and calculated. It is calculated respectively from the aspects of line load design, concentrated load design, compressive strength, the largest cross-sectional area resistance distance of compressed section, etc. The checking results can provide certain experience for constructing related projects.

Key words：arch; bracket erection and calculation; load combination