浅议某水利景观拱桥扣件式钢管支架模板安全计算的重要性

一、工程概况

为有效改善安徽省蚌埠市张公湖水质、提高席家沟上段排涝能力，将天河与张公湖沟通，即天公河作为张公湖补给水源，同时对席家沟部分岸线环境进行综合治理，以提升城市水环境，彰显“水在城中、城在林中；城依山、绿伴水、水映城”的生态城市品位。迎宾飞虹人行景观拱桥作为天公河工程重要节点工程之一，为有效控制各工序和施工质量，其拱桥扣件式钢管支架模板设计是关键点，为此对拱桥扣件式钢管支架模板安全计算成果进行逐一叙述，以期为类似工程的施工提供借鉴。

二、面板验算

根据《建筑施工模板安全技术规范》5.2.1，按简支跨进行计算，取b=1m宽板带为计算单元。

Wm=bh2/6=1000×122/6=24000mm3

I=bh3/12=1000×123/12=144000mm4

由可变荷载控制的组合：

q1=1.2[G1k+（G2k+G3k）h]b+1.4（Qk+KQDK）b=1.2×[0.2+（24+1.1）×90/1000]×1+1.4×（2+1.35×0.5）×1=6.696kN/m

由永久荷载控制的组合：

q2=1.35[G1k+（G2k+G3k）h]b+1.4×0.7（Qk+KQDK）b=1.35×[0.2+（24+1.1）×90/1000]×1+1.4×0.7×（2+1.35×0.5）×1=5.941kN/m

取最不利组合得：q=max[q1，q2]=max（6.696，5.941）=6.696kN/m

1.强度验算

Mmax=0.075kN·m

σ=Υ0×Mmax/W=1×0.075×106/24000=3.139N/mm2≤[f]=31N/mm2

满足要求。

2.挠度验算

qk=[G1k+（G3k+G2k）×h]×b=[0.2+（24+1.1）×90/1000]×1=2.459kN/m

ν=0.157mm≤[ν]=300/400=0.75mm

满足要求。

三、次楞验算

次楞计算跨数的假定需要符合工程实际的情况，另外还需考虑次楞的两端悬挑情况。

由可变荷载控制的组合：

q1=1.2×[G1k+（G3k+G2k）×h]×a+1.4×（Qk+KQDK）×a=1.2×[0.2+（24+1.1）×90/1000]×300/1000+1.4×（2+1.35×0.5）×300/1000=2.009kN/m

由永久荷载控制的组合：

q2=1.35×[G1k+（G3k+G2k）×h]×a+1.4×0.7×（Qk+K QDK）×a=1.3 5×[0.2+（2 4+1.1）×90/1000]×300/1000+1.4×0.7×（2+1.35×0.5）×300/1000=1.782kN/m

取最不利组合得：q=max[q1，q2]=max（2.009，1.782）=2.009kN/m

1.强度验算

Mmax=0.064kN·m

σ=Υ0×Mmax/W=1×0.064×106/（83.333×103）=0.771N/mm2≤ [f]=15N/mm2

满足要求。

2.抗剪验算

Vmax=0.643kN

τmax=Υ0×VmaxS/（Ib0）=1×0.643×103×62.5×103/（416.667×104×5×10）=0.193N/mm2≤ [τ]=2N/mm2

满足要求。

3.挠度验算

挠度验算荷载统计，

qk=[G1k+（G3k+G2k）×h]×a=[0.2+（24+1.1）×90/1000）×300/1000=0.738kN/m

νmax=0.009mm≤[ν]=0.6×1000/400=1.5mm

满足要求。

4.支座反力

根据力学求解计算可得：

Rmax=1.245kN，Rkmax=0.457kN

四、主楞验算

主楞计算跨数的假定需要符合工程实际的情况，另外还需考虑主楞的两端悬挑情况。

主楞所承受的荷载主要为次楞传递来的集中力，另外还需考虑主楞自重，主楞自重标准值为：

gk=38.4/1000=0.038kN/m

自重设计值为：

g=1.2gk=1.2×38.4/1000=0.046kN/m

1.抗弯验算

Mmax=0.25kN·m

σ=Υ0×Mmax/W=1×0.25×106/（85.333×1000）=2.93N/mm2≤[f]=15N/mm2

满足要求。

2.抗剪验算

Vmax=1.708kN

τmax=Υ0×QmaxS/（Ib0）=1×1.708×1000×64×103/（341.333×104×8×10）=0.4N/mm2≤ [τ]=2N/mm2

满足要求。

3.挠度验算

νmax=0.076mm≤[ν]=0.6×103/400=1.5mm

满足要求。

4.支座反力计算

立杆稳定验算要用到强度验算时的支座反力，故：Rzmax=2.963kN。

五、立杆验算

1.长细比验算

验算立杆长细比时取k=1，μ1、μ2按JGJ130-2011附录C取用

露地栽植时，一般株行距为30×40cm，施入腐熟的有机肥，并施入过磷酸钙和草木灰等含磷钾成分高的肥料作基肥，栽植后将根茎压紧，栽植后需浇透水。溪荪鸢尾的生长旺盛期为6-8月，持续时间约为3个月，生长迅速，根系发达，形成了较完整的营养器官。生长旺盛期可追肥2次，每亩可追施尿素10-15kg、磷酸二铵5-10kg[3]。栽植后及时中耕除草，清除杂草时勿伤根系，根据地面情况一般每周浇水1次，保证正常生长。夏季地表的高温高热会灼伤苗木，可每周浇水2次，早晚进行适量喷水。生长后期从10月上旬至11月初，苗生长快速下降。期间适当少灌，每周浇水1次。做好植株安全越冬的工作，初冬浇1次封冻水。

l01=kμ1（h1+2a）=1×1.49×（1+2×350/1000）=2.532m

l02=kμ2h1=1×2.439×1=2.439m

取两值中的大值：

l0=max（l01，l02）=max（2.532，2.439）=2.532m

λ=l0/i=2.532×1000/（1.59×10）=159.273 ≤ [λ]=210

满足要求。

2.立杆稳定性验算（顶部立杆段）

λ1=l01/i=2.532×1000/（1.59×10）=159.273

根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》（GB51210）中6.2.11条规定应分别对由可变荷载控制的组合和由永久荷载控制的组合分别计算荷载，并取最不利荷载组合参与最终的立杆稳定的验算。

由可变控制的组合：

N1=1.2×[G1k+（G2k+G3k）×h]×la×lb+1.4（Qk+κQDK）×la×lb=1.2×[0.2+（24+1.1）×90×0.001]×0.6×0.6+1.4×（2+1.35×0.5）×0.6×0.6=2.41kN

由永久荷载控制的组合：

N2=1.35×[G1k+（G2k+G3k）×h]×la×lb+1.4×0.7×（Qk+κQDK）×la×lb=1.35×[0.2+（24+1.1）×90×0.001]×0.6×0.6+1.4×0.7×（2+1.35×0.5）×0.6×0.6=2.139kN

N=max（N1，N2）=max（2.41，2.139）=2.41kN

Υ0×N（/A）= 1×2.41×1000（/0.276×（5.06×100））=17.249N/mm2≤ f=205N/mm2

满足要求。

3.立杆稳定性验算（非顶部立杆段）

λ2=l02/i=2.439×1000/（1.59×10）=153.417

根据λ1查JGJ130-2011附录A.0.6得到=0.296。

由可变控制的组合：

N3=1.2×[G1k+（G2k+G3k）×h]×la×lb+1.2×H×gk+1.4（Qk+κQDK）×la×lb=1.2×[0.2+（24+1.1）×90×0.001]×0.6×0.6+1.2×7.45×0.153+1.4×（2+1.35×0.5）×0.6×0.6=3.781kN

由永久荷载控制的组合：

N4=1.35×[G1k+（G2k+G3k）×h]×la×lb+1.35×H×gk+1.4×0.7×（Qk+κQDK）×la×lb=1.35×[0.2+（24+1.1）×90×0.001]×0.6×0.6+1.35×7.45×0.153+1.4×0.7×（2+1.35×0.5）×0.6×0.6=3.681kN

N=max（N3，N4）=ma（x3.781，3.681）=3.781kN

Υ0×N/（A）=1×3.781×1000/（0.296×（5.06×100））=25.218N/mm2≤f=205N/mm2

满足要求。

六、可调托座验算

按上节计算可知，可调托座受力：N=2.963kN≤[N]=30kN

满足要求。

七、结语

混凝土浇筑在规定时间内养护后，建设单位委托第三方检测表明，采用扣件式钢管支架模板施工措施后，该拱桥混凝土强度、位移变形等均满足设计要求，并取得了较好的外形美观、经济合理、技术先进、环境保护和安全可靠的经济效果和社会效果。进一步改善了周边市民生活、工作、休闲环境，同时也提升了周边地块的使用价值，为蚌埠市城市发展开拓了新空间