现浇箱梁支架设计

许又文

(西安交通工程学院，西安 710300)

以现结果为例，对支架平台进行了设计。支架从上至下布置依次为面板1.5 cm厚木模板，面板下设纵向次龙骨8 cm×8 cm方木，横向间距为10 cm，纵向次龙骨下设I10横向主龙骨，纵向间距为60 cm。横向主龙骨下设碗扣支架，立杆采用φ60×3.2 mm，Q355B钢管。碗扣支架下设置I20 a横向分配梁，纵向间距取0.6 m。分配梁下布置贝雷梁，中跨采用双拼HN600×200型钢，钢管柱采用Φ630×8 mm钢管，纵向间距取6 m，横向间距3 m。

支架计算包括：方木、立杆、分配梁的强度及刚度检算；钢管立柱强度和稳定检算；基础承载力检算。

模板及支架荷载q=1.0 kN/m2，设备及人工荷载q=4.0 kN/m2，砼浇注冲击荷载q=2.5 kN/m2，混凝土容重(配筋率大于2%)γ=26 kN/m3，混凝土超灌系数取1.05[1-3]。恒荷载系数1.2，动荷载系数1.4[4]。根据提供的图纸，选取代表性截面进行计算，截面荷载分布如图1所示：

图1 断面横向荷载分布图(荷载单位：kN/m2，长度单位：m)Fig.1 Distribution diagram of cross-sectional transverse load(load unit: kN/m2, length unit: m)

1 纵向方木检算

纵向8×8 cm方木，横向间距为0.1 m，容许应力[σw]=12 MPa，弹性模量E=9×103MPa，跨中最大挠度要求满足f

惯性距：

腹板下最大弯矩：

弯曲应力：

挠度：

底板下最大弯矩：

弯曲应力：

挠度：

2 I10横向龙骨检算

横向龙骨下设置立杆，纵向间距为0.6 m，横向间距为翼缘板处1.2 m、腹板处0.6 m、底板处1.2 m。I10纵向间距为0.6 m，则I10横向龙骨所受的均布荷载为：

工字钢腹板(1)下分布荷载：

89.58×0.60=53.75 KN/m

工字钢腹板(2)下分布荷载：

95.37×0.60=57.22 KN/m

工字钢底板(1)下分布荷载：

31.73×0.60=19.04 KN/m

工字钢底板(2)下分布荷载：

32.03×0.60=19.22 KN/m

工字钢翼缘板下分布荷载：

23.32×0.60=13.99 KN/m

腹板(2)处荷载最大，现只验算腹板(2)下立杆的受力。对工字钢梁按照双悬臂连续分配梁进行整体建模分析，则I10横向龙骨的受力计算结果为：

弯曲正应力：

σ=43.9 MPa<205 MPa

剪应力：

τ=50.6 MPa<120 MPa

挠度：

因此， I10横向龙骨的强度与变形均满足要求。

3 I20a横向分配梁检算

I20a横向分配梁纵向间距为0.6 m。

工字钢腹板(1)下分布荷载：

89.58×0.60=53.75 KN/m

工字钢腹板(2)下分布荷载：

95.37×0.60=57.22 KN/m

工字钢底板(1)下分布荷载：

31.73×0.60=19.04 KN/m

工字钢底板(2)下分布荷载：

32.03×0.60=19.22 KN/m

工字钢翼缘板下分布荷载：

23.32×0.60=13.99 KN/m[5]

对I20a横向分配梁按照连续分配梁进行整体建模分析，计算结果为：

弯曲正应力：

σ=17.7 MPa<205 MPa

剪应力：

τ=13.2 MPa<120 MPa

挠度：

因此，I20a横向分配梁的强度与变形均满足要求。

4 贝雷梁检算

取腹板处最大支反力29.8 kN计算，贝雷梁横向间距为0.6 m，贝雷梁跨度为6 m，均布荷载：q=29.8÷0.6=49.7 kN/m。受力简图及计算结果见图2～5。

图2 贝雷梁弯曲应力(MPa)Fig.2 Bending stress of Berlei beam(MPa)

图3 贝雷梁剪应力(MPa)Fig.3 Shear stress of Beret beam(MPa)

图4 贝雷梁变形(mm)Fig.4 Beret beam deformation(mm)

图5 贝雷梁支反力(kN)Fig.5 Berebeam support reaction(kN)

整体建模分析，计算结果为：

弯曲正应力：

σ=256.6 MPa<305 MPa

剪应力：

τ=23.1 MPa<175 MPa

挠度：

5 双拼HN600×200型钢横向分配梁

钢管纵向间距6 m，横向间距3 m。横梁加载贝雷梁的支反力，双拼型钢，荷载只加载一半。经建模分析，计算结果为：

弯曲正应力：

σ=55 MPa<205 MPa

剪应力：

τ=62.1 MPa<120 MPa

挠度：

因此，双拼HN600*200型钢横向分配梁的强度、变形满足要求。

6 钢立柱截面特性

钢立柱选择钢管为630 mm×8 mm，设置一道支撑，计算高度取12 m。

钢管的净面积：

A=0.015 6 m2

钢管的惯性矩：

I=7.56×10-4m4

钢管的回转半径：

荷载分析：

对于单根钢立柱，竖向压力最大为F=2×697.1/1.2=1 161.8 kN；钢管柱自重：G=18×0.015 6×7 850×10/1 000=22 kN；单根柱所承受的荷载为N=F+G=1 183.8 kN；桩顶计算反力取荷载标准值。

强度及稳定性验算：

对于单根钢立柱，强度验算：

因此，强度满足要求。

稳定性验算：

根据钢管柱的约束条件及提高钢管柱的安全富余度，钢管柱的计算长度l0=12 m(不考虑横纵向约束时的最不利工况取值)。

长细比：

查表，线形内插得稳定性系数φ=0.834(b类截面)。

因此，稳定性满足要求。

7 基础验算

对于单根钢立柱：单根钢管立柱所受最大反力为1 183.8 kN。钢立柱下基础检算如下：基础受压区域为：

V=2×2×0.6=2.4 m3

考虑基础自重：

2.4×26=62.4 KN

基础底部总荷载为：

N=1 183.8+62.4=1 246.2 kN

地基总应力为：

基底总应力不满足承载力小于200 kPa的要求，在基础底面设置直径20 cm、间距10×10 cm、净保护层厚度4 cm的钢筋网。

8 结语

支架设计过程中，在桥梁荷载作用下梁均满足受力要求，该方案性价比最优。与传统计算方法相比，利用 MIDAS/CIVIl 进行计算分析，省时省力，结果准确，满足规范要求[6]。