跨路现浇连续梁支架体系受力分析

王大伟

摘 要：本文通过合肥市某市政道跨路立交桥现浇连续梁支架体系的受力分析，总结出了跨路现浇梁施工支架一般设置形式，以及支架体系受力计算的方法和步骤。

关键词：跨路;现浇梁;支架;受力分析

0 引言

当前我国城市化进程发展迅速，城市人口的急剧增加使汽车日益增多，平面交叉道口通行效率低，造成车辆拥堵。需要通过修建立交桥形成多层次立体的道路布局，以提高车速和通过能力，保证交通的畅通。市政立交桥跨路多采用现浇混凝土连续梁的结构形式，施工过程中支架体系的安全、经济是一个重要问题，本文以合肥市某市政道跨路立交桥现浇连续梁为例，对支架体系的受力进行分析。

1 工程概况

某市政道路跨线桥总长416 m，其中主跨为（30+40+

30）m现浇预应力混凝土连续梁。桥面宽度15.6 m，双向四车道设计，采用单箱双室结构，梁高2.2 m，C50混凝土1 080 m3。

2 支架体系的组成

本方案采用满堂红支架作为主要受力结构，支架体系自下而上依次为混凝土基础、方木垫板、碗扣支架、纵横向方木、竹胶板底模等组成。将现浇梁投影区域内的地面整平压实，压实度需达到85%以上，地基承载力需达到150 kPa。然后浇筑10 cm厚的C20混凝土基础，浇筑过程中严格控制混凝土硬化面的平整度。待混凝土强度达到2 MPa后在上部进行支架搭设作业。按照碗扣支架布置间距用墨线弹出方木垫板摆放位置，方木（10*10 cm）横桥向摆放，间距为60 cm。顶托上方布设纵向方木（10*10 cm），方木纵向跨度为60 cm，纵向方木上方布设横向方木（10*10 cm），横向方木的纵向间距为30 cm，方木横向跨度为60 cm和90 cm两种规格。横向方木上部铺设18 mm厚的竹胶板作为现浇梁的底模，竹胶板跨度为30 cm。侧模板采用厂家定制钢模板。

3 支架体系受力分析

3.1 荷载计算

主跨（30+40+30）m现浇箱梁混凝土共计1 080 m3，偏安全考虑，以全部重量作用于底板上计算单位面积荷载：

（1）箱梁自身荷载q1=1 080×26÷（9.72×100）=28.89 kPa

根据《路桥施工计算手册》混凝土竖向荷载还包括以下几个部分：

（2）模板：q2=250 kg/m2=2.5 kPa （内模和支架采用250 kg/m2 ）

（3）人群机具：q3=150 kg/m2=1.5 kPa

（4）倾倒混凝土冲击荷载：q4=2.0 kPa

（5）振捣混凝土产生的荷载：q5=2.0 kPa

计算荷载采用如下荷载组合：Q=1.2×（q1+q2）+1.4×

（q3+q4+q5）=45.37 kPa

3.2 支架体系强度、刚度及稳定性检算

3.2.1 底模检算

箱梁底板采用18 mm厚竹胶板，竹胶板下层为横向方木（10 cm×10 cm），间距为30 cm。 根据《路桥施工计算手册》查得，竹胶板的力学指标取值如下：容许应力[σ]

=12.5 MPa;弹性模量E=1.0×104 MPa。取1 m宽竹胶板进行受力计算，截面几何特性计算结果如下：W=bh2/6=1 000

×182/6 =54 000 mm3=54 cm3;I=bh3/12=1 000×183/12 = 486 000 mm4= 48.6 cm4。竹胶板按跨度为30 cm的简支梁进行计算。

（1）强度计算。Q=45.37 kPa，转化为顺桥向的线荷载，按照底板竹胶板平均承载：q=45.37×1=45.37 kN/m。根据《路桥施工计算手册》查得：Mmax=ql2/8= 45.37×0.32/8=

0.51 kN·m;σmax=Mmax/W=0.51×103/54×10-6=9.44 MPa<

[σ]=12.5 MPa，满足要求。

（2）刚度验算。根据《路桥施工计算手册》查得：fmax=0.677qL4/100EI=0.51 mm< L /400=0.75 mm ，满足要求。

3.2.2 横向方木（10×10）检算

竹胶板底部使用方木作为横肋把荷载传递给支架顶部的纵向梁。根据《路桥施工计算手册》查得，木材的力学指标取下值（按照红松顺纹计算）：[σ]= 12 MPa;E=1.1×

104 MPa。

方木选用截面尺寸为10×10 cm的红松，截面几何特性计算结果如下：W=bh2/6=10×102/6=166.7 cm3;I=bh3/12=

10×103/12=833.3 cm4。

根據横梁的排布形式，小方木按照承受均布荷载，跨度为0.9 m的简支梁进行计算。

（1）强度计算。转化为小方木线荷载，按照小方木平均承载：q=45.37×0.3=13.61 kN/m，根据《路桥施工计算手册》查得：Mmax=q×L2/8=13.61×0.92/8=1.38 kN·m;σmax=

Mmax/W=8.28MPa<[σ]=12 MPa，满足要求。

（2）刚度验算。根据《路桥施工计算手册》查得：fmax=5qL4/384EI=1.27 mm

3.2.3 纵向方木（10×10）检算

横肋把荷载传递给支架顶纵梁，支架顶纵梁采用10*10方木结构，纵向方木在与横向方木接触处承受集中荷载。根据横梁、纵梁的排布形式，纵向方木按照跨度0.6 m的简支梁进行计算，纵梁在支点和跨中承受荷载。

（1）強度计算。方木承受集中荷载 P=45.37×0.3×0.6 = 8.17 kN。根据《路桥施工计算手册》查得：Mmax = PL/4=8.17×0.6/4=1.23 kN·m;σmax=Mmax/W=7.38 MPa<[σ]=

12 MPa，满足要求。

（2）刚度验算。根据《路桥施工计算手册》查得：fmax=PL3/48EI=0.4 mm

3.2.4 碗扣式钢管支架受力检算

采用Ф48×3.5 mm扣件式钢管满堂支架，单根承载力为30 kN。每根立杆实际承受压力计算：按最大间距计算，钢管立柱纵向间距为0.6 m，横向间距为0.9 m。

（1）N = 45.37×0.6×0.9=24.5 kN <30 kN，强度满足要求。

（2）单根钢管截面面积：A=489 mm2;回旋半径：I=1.58 cm。

由于λ= l/i = 120/1.58=76，查表Ф=0.807，N=24.5<[N]= Ф×A×[σ]=0.807×489×205=80.9 kN，稳定性满足要求。

3.2.5 基底土承载力计算

支架下垫10×10 cm长条形木方，应力按照45度角向下扩散，与地面接触面积为：S=0.3×0.9 m=0.27 m2。 每根立杆荷载：N=24.5 kN，要求支架下地基承载力σ=N/ S=24.5/0.27=

90.74 kPa。施工方案的地基处理满足要求。由于腹板下承重较大，为保证安全起见，对腹板下支架进行加密处理，间距为60*60 cm。

4 结语

当今社会，交通建设高速发展，路网越来越密集，立体交通工程中难免会遇到跨路现浇施工的情况，碗扣支架支撑体系是现浇梁施工中常用的简单实用的支架形式。对支架体系强度、刚度、稳定性进行精确受力的检算，确定各个组成构件的力学性能，才能搭设出经济合理的支架，才能保证施工过程中的安全和质量。本文对现浇梁施工碗扣支架支撑体系的受力检算有较强的指导性。

参考文献：

[1]高速铁路桥涵工程施工技术指南[S].铁建设【2010】214号.

[2]建筑施工手册[S].中国建筑工业出版社，2003.