现浇箱梁支架验算探讨
2021-01-05林桂明
林桂明
福建第一公路工程集团有限公司，福建 泉州 362000
1 工程概况
本工程为泉州站与泉州市区的立体式交通枢纽，结合道路总体布置，桥梁设计内容为：A,C 两条泉州式区通过东西大道与动车站衔接的立交匝道，桥梁长度约为975m。其中C 匝道PC07#～11#墩为30+35+35+30预应力砼箱梁，梁高2.0m，桥面宽度净8.27～8.3m，采用鱼腹板单箱多室结构形式，顶板宽度8.3m,箱梁顶板厚度23cm,腹板厚度40cm，支点位置顶板变厚厚度43cm，底板变厚厚度40cm,腹板变厚厚度60cm,顶底腹板变厚段长0.6m。端横梁宽1.0m,中横梁宽1.8m。沿线原始地貌属残坡积台地及山前冲洪积地貌单元，地形变化不大，起伏平缓，局部区域较为软弱，现状地面标高9.00～10.79m，箱梁底与地面最大高差为5.9m。根据钻探揭露，本工程地面以下10m深度范围内地层主要由由现有道路路基结构层、杂填土、素填土、填碎石、填砂。
2 支架说明
本工程采用M60 承插型盘扣式支架。模板支撑系统的主要承重杆件：立杆钢管为Φ60mm×3.2mm，水平杆钢管为Φ48mm×3.0mm，产品全部经热镀锌处理，材质采用Q345B高强度低合金钢，坚固耐用，在使用过程中整体的承载力保持一致，为施工提供了有效的安全保证。产品采用横杆和斜杆端头的铸钢接头上的自锁式楔形销，具有可靠的双向自锁能力。支架无任何活动零件，运输、存储、搭设、拆除方便快捷。
支撑架体配有可调托座、可调底座，架体净高变化可由调节立杆和和可调托座及可调底座配合使用进行调节，为支架搭建和调平提供了极大的便利，能缩短施工周期［1］。
设计计算采用第PA08～PA09 跨为按单位梁底面积平均砼自重最大者，采用盘扣式满堂式支架施工。
3 支架设计
支架跨中顺桥向布置为90cm，墩柱两侧为60cm，横桥向步距均为60cm。本方案支撑架体采用60 体系盘式架起主要支撑作用，架体顶托上方铺设主龙骨，纵桥方向铺设[10 槽钢的主龙骨，横桥向铺设高度100mm×100mm的方木的次龙骨，桥梁底板间距200mm，上铺12mm厚的竹胶合板。根据架体高度设置水平剪刀撑，6m 设置一道，斜杆为竖向剪刀撑。
4 分项系数及调整系数
表1 分项系数及调整系数表
由上表计算强度综合调整系数为：K=0.9×1.2×1.1=1.19
弹性模量综合调整系数为：K'=0.85×1.0×1.1=0.94
5 材料参数
表2 材料主要参数表
表3 材料主要参数表
6 荷载计算
（1）现浇砼均布荷载P1，梁段腹板最高高度2.42m，跨中腹板高度1.847m，胶合板跨度：0.20m，次龙骨间距0.20m，次龙骨跨度0.6m，主龙骨间距与跨度均为 0.6m,砼自重取26 kN/m3，荷载分项系数1.3。
（2） 振捣砼产生荷载P3=2.0×1.5=3.0 kPa；
（3） 施工人员及设备荷载,分项系数为1.5。
①计算肋木模板取2.5×1.4=3.5 kN/m2
②计算支承肋木的梁时取1.5×1.4=2.1 kN/m2
③计算立柱时取1.0KPa×1.4=1.4 kPa
7 构件计算
7.1 箱梁梁端腹板计算
7.1.1 模板
模板采用厚1.2cm 竹胶合板，换算为每平方并计入分项系数1.3后为0.111kN/m2。胶合板截面参数及材料力学性能指标:
肋木采用100×100mm 的方木，间距200mm，方法一，按常规模板计算跨径取200mm，方法二，取肋木净间距加板厚计算模板路径，即200-100+12=112mm。取1m宽板，按三等跨连续梁模式计算：
方法一：①弯矩Mmax=0.1×79.79×0.22=0.319kN・m；
②剪力Qmax=0.6×79.79×0.2=9.75kN;
③挠度
计算变形时，荷载只取恒载，即挠度计算荷载=（79.79+0.111）×0.9=71.92KN/m2
方法二：同理计算，①弯矩Mmax=0.1kN・m；σmax=4.17MPa＜41.58MPa，满足要求！
②剪力Qmax=5.36kN；τmax=0.67MPa ＜［τ］＝1.9MPa,满足要求！
③挠度fmax ＝0.00047m ≈0.00075m,满足要求！
从两种方法，得出数据差别还是比较大的，显然后者安全系数更大，但后者中我们可以重新受力验算，调整扩大肋木间距，为实际施工节省大量的材料。
7.1.2 肋木计算
方木截面0.10×0.10m，间距0.20m，取立柱纵横间距均为0.6，因此肋木的计算跨径为0.6m。
作用在肋木上荷载=（79.79×0.20+0.10×0.10×1×6×1.3）×0.9=16.04kN/m
按三等跨连续梁模式计算
①弯矩Mmax=0.1×16.04×0.62=0.58 kN・m
②剪力Qmax=0.6×16.04×0.6=5.77kN
③挠度：挠度计算荷载=（79.79×0.2×1+0.1×0.1×1×6×1.3）×0.9=16.04kN/m
7.1.3 横梁计算
横梁用采用10#的槽钢，间距0.6m，跨度为0.6m，按照均布荷载下三跨连续梁计算。（槽钢梁自重取值 0.1kN/m）。
图1
混凝土重量：2.89×26/1.2=62.62kN/m
计算支承肋木的横梁木时、施工人员及设备荷载取2.1kN/m2
故此时模板上的计算荷载＝（62.62+2.1+2.8+0.111）×0.9＝60.87kN/m2
因而肋木上荷载＝60.87×0.20+0.1×0.1×1×6×1.2×0.9＝12.24kN/m
横梁自重0.1×1.2×0.9=0.108kN/m
按三等跨连续梁模式计算
①弯矩Mmax=0.1×36.83×0.62=1.33kN・m
②剪力Qmax=0.6×36.83×0.6=13.26kN
③挠度
7.2 跨中腹板计算
同1 方法，我们计算得均布荷载为27.41kN/m，力学性能均满足要求！
7.3 立柱
7.3.1 单根立柱承载力
由上可知，立杆承受主龙骨传来的力在箱梁端头腹板处，横向间距0.6m,纵向间距0.6m，均布荷载36.828kN/m。在箱梁跨中腹板处，横向间距0.6m,纵向间距0.9m，均布荷载27.41kN/m。
立柱在梁端承受上部传来最大压力＝36.828×0.6 ＝22.10kN
立柱在跨中承受上部传来最大压力＝27.41×0.9 ＝24.67kN
箱梁最大高度5.9m，扣除模板、横梁木、肋木及楔子后，立柱最大高为5.64m。每节立柱长1.5m。得每根立柱最多4根纵横水平杆，由于立柱纵横间距均为0.6m，故每根立柱承担4×2×0.6m=4.8m。
水平杆重量为8×23＝184N=0.184KN；立柱重量＝×96 ＝361N=0.361kN
因此加在立柱在梁端上最大的轴力＝22.1+（0.184+0.361+0.168）×1.2 ＝22.96kN/根。
因此加在立柱在梁端上最大的轴力＝24.67+（0.184+0.361+0.168）×1.2 ＝25.53kN/根。
7.3.2 立柱稳定计算
本工地使用的盘扣式脚手架，管件外径Φ60mm、壁厚3.2mm 的钢管，水平杆的步距最大为1.5m。钢管立柱的截面积
查《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规范》，附录D 得Φ ＝0.777，单根钢管的允许承载力。［N］＝ΦA［σ］＝0.777×5.71×102×300 ＝115114N ≈115kN
单根支架立柱承受的荷载：N ＝25.53kN<［N］=115kN，满足要求。
8 地基承载力计算
立杆下设置底托，底托尺寸为15cm×15cm。底托下硬化15cm 厚的C15 砼垫层，立杆最大轴力为：N=25.53kN。
C15 砼垫层：σN ＝N/A=25.53×103/（150×150）=1.13 MPa 一般我们在计算扩散角度时直接查规范，混凝土应力扩散按45° 计算，按照扩散角度计算出相应的边长，通过边长计算扩散面积。而实际下底托沿四周扩散，在底托边角处计算扩散从直线过渡到圆弧。以下按照两种方法对比： 按照传统边长法计算：则地基土所受应力为：σ=N/A=25.53/（0.45×0.45）=126.1kPa 按实际扩散面积法计算：σ=N/A=25.53/0.183=139.5kPa。基底处理后，要求地基承载力不一，我们采取取大值控制。根据以上承载力要求，针对不同区域的原始基础特点采取不同的处理措施，以满足承载力要求。局部采取换填50cm 碎石土，并浇筑15cm 厚C15 混凝土可以保证地基承载力的要求。 通过对比，实际的受力扩散面积比通过边长计算的受力面积更小，实际要求承载力会比传统计算要高一些。我们不难看出，结构受力接触面边长越大，两者计算出的承载力要求差异会越大，在验算时及时发现，严格要求，提高承载力标准，确保为施工安全提供有力技术支持。 桥梁支架验算的稳定性，强度，变形，关系的工程上人身和财产的安全，文章通过计算分析支架受力验算，并在验算过程中分析对比验算过程探讨的两个问题。 （1）常规模板计算路径与取肋木净间距加板厚计算模板路径不同计算方法，虽后者安全系数更高，但从此方法我们可以重新受力验证计算，调整扩大肋木间距，进而减少工程造价。 （2）扩散角度计算面积传统计算方法与实际扩散面积计算方法，得出实际要求承载力更高，要求我们需要调整计算思路，按照实际要求，提高承载力标准，确保工程施工安全。 通过文章验算探讨对比，值得在我们施工验算中不断总结经验，得出最合理、准确的计算方法，为施工过程提供强硬的技术支持，既能保证施工安全，加快施工进度，又能节约材料，同时保证工程质量。故研定方案，便于为支架验算、施工提供参考借鉴。9 结束语
