温泉大桥0＃、1＃块现浇支架设计

温泉大桥0＃、1＃块现浇支架设计

杨彪

广州市公路工程公司广东广州510000

摘要：满堂支架是桥梁工程中常用的施工方法，该方法因施工方便，计算简单在工程领域得到了广泛的的应用。然而，在施工中支架坍塌事故频发，给人的生命财产和工程带来了巨大的损失，本文将从支架计算和施工控制上阐述对支架施工的安全控制。

关键词：满堂支架坍塌损失安全控制

1.工程概况

大广高速广东连平（赣粤界）至从化公路S29合同段温泉大桥主桥为54+78+54（186m）预应力混凝土连续梁桥。箱梁截面采用单箱双室直腹板截面，顶板宽20.05m，底板宽13.05m，两边悬臂板宽3.5m，悬臂端部厚18cm，距端部2.5m处厚45cm，悬臂根部厚80cm。根部梁高4.8m（高跨比1／16.25），跨中梁高2.3m（高跨比1／33.91），跨中根部梁高之比为1／2.09，梁高和底板厚度均按1.8次抛物线变化。腹板变化范围为50～70cm；底板厚度变化范围为30～70cm，顶板厚度为28cm（0号块根部为50cm）。箱内顶板对称设置170×47cm的倒角，底板对称设置30×30cm的小倒角。节段划分为（单悬臂状态）10/2+4×3+6×3.5+2/2（中跨合拢）。

连续箱梁采用三向预应力体系，设有纵横竖三向预应力，纵、横、竖向预应力均采用高强低松弛钢绞线。

2.及块支架设计

2.1支架设计

满堂支架采用碗扣式钢管支架，钢管纵向间距为60cm布置，横向间距分别按腹板30cm、底板60cm、翼板90cm间距布置，立杆步距按120cm布置，其详细布置如图所示。

2.2支架计算

碗扣支架立杆钢管采用外直径Φ48.3mm，壁厚3.5mm的直缝焊管，其抗压设计强度标准值为205MPa。钢材的强度设计值根据规范取f=205MPa，方木的顺纹弯拉允许应力取[σ]=12MPa，允许剪应力取[τ]=1.6MPa，弹性模量E=10000MPa。

支架验算以温泉大桥0#的各种荷载数据进行。

（1）荷载计算

a1、腹板位置取梁高4.93m，梁体钢筋混凝土自重取128.2KN/m²；

a2、底板位置取梁高1.7m，梁体钢筋混凝土自重取44.2KN/m²；

a3、翼板位置取梁高0.63m，梁体钢筋混凝土自重取16.4KN/m²；

b、模板自重取1.5KN/m²

c、支架立杆自重=0.04KN/m×7m＝0.3KN

d、施工人员及机具重量=2.5KN/m²

e、混凝土灌注振捣=2KN/m²

将以上（a项+b项）×1.2+（d项+e项）×1.4简化为均布荷载：

R1=（128.2+1.5）×1.2+（2.5+2）×1.4=161.9KN/m2；

R2=（44.2+1.5）×1.2+（2.5+2）×1.4=61.14KN/m2；

R3=（16.4+1.5）×1.2+（2.5+2）×1.4=27.8KN/m2；

第c项支架自重直接作用于立杆轴线，作用于各部位立杆的荷载计算如下：

R腹max=R1×0.3×0.6+0.3=29.4KN

R底max=R2×0.6×0.6+0.3=22.3KN

R翼max=R3×0.9×0.6+0.3=15.3KN

显然腹板下立杆荷载最大。

（2）立杆计算长度

根据《建筑施工碗扣式钢管钢管架安全技术规范》（JGJ166-2008）

Lo=h+2a

h-立杆步距，取1.2m；

a-模板支架产杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度，取0.4m。

L0=1.2+2*0.4=2m

（3）钢管截面特性

采用外直径Φ48mm，壁厚3.5mm的钢管，考虑到钢管锈蚀或不规范等原因，计算采用钢管直径Φ48mm，壁厚3.0mm，则截面积A=4.24cm2，惯性矩I=10.78cm4，回转半径r=1.59cm。

（4）立杆稳定性计算

长细比λ=Lo/r=200/1.59=125.8，查表知稳定系数φ=0.417

N/φA=（29.4×10³）/（0.417×4.24×10²）=166.3MPa<f=205MPa

结论：立杆稳定性满足规范要求。

（5）立杆受压弹性变形计算（按最大高度7m计算）

弹性变形量

△L=NL/EA=29.4×103×7×103/（2.1×105×4.24×102）=2.3mm

以上验算证明，支架布设满足规范要求。

（6）底模板下次梁方木材料几何特性

10×10cm木枋：

净截面面积A=10×10=100cm2

净截面抵抗矩W=bh2/6=10×102/6=167cm3

纵梁毛截面惯性矩：Im=1/12×10×103=0.83×103cm4

半截面面积矩：S=bh2/8=10×102/8=125cm3

10×15cm木枋：

净截面面积A=10×15=150cm2

净截面抵抗矩W=bh2/6=10×152/6=375cm3

纵梁毛截面惯性矩：Im=1/12×15×153=2.81×103cm4

半截面面积矩：S=bh2/8=10×152/8=281cm3

（7）腹板底模板下方木验算

a.腹板底模板下次梁（10×10cm木枋）验算

底模下钢管立杆的纵向间距均为0.6m，横向间距均0.3m，顶托木枋按横桥向布置，间距0.3cm；因此计算跨径为0.3m，偏安全地按简支梁受力考虑：

荷载q=R1×0.3=161.9×0.3=48.6KN/m

跨中弯矩：

M=ql2/8=（48.6×0.32）/8=0.55KN.m。

弯曲应力：σ=Mmax/W=0.55*×106/（167×103）=3.29MPa＜[σ]=12MPa

剪应力：

τ=QS/（Ib）=0.5qlS/（Ib）=0.5×48.6×0.3×125/（0.83×103×0.1×10）

=1.09MPa＜[τ]=1.6MPa

跨中挠度：

f=5×48.6×3004/[384×10×103×0.83×103×104]=0.07mm＜L/400=0.75mm

结论：腹板底模板下次梁满足要求

b.腹板底模下顶托枋木验算（10×15cm木枋）。

计算跨径为0.6m，按简支梁受力考虑，验算腹板底模下底板中间位置：

荷载q=R1×0.3=161.9×0.3=48.6KN/m

Mmax=ql2/8=48.6×0.62/8=2.2KN*m

弯曲应力：σ=Mmax/W=2.2×106/375×103=5.8MPa＜[σ]=12MPa

剪应力：

τ=QS/（Ib）=0.5qlS/（Ib）=0.5×48.6×0.6×281/（2.81×103×0.1×10）

=1.46MPa＜[τ]=1.6MPa

跨中挠度：

f=5×48.6×6004/[384×10×103×2.81×103×104]=0.32mm＜L/400=1.5mm

结论：腹板下顶托枋木满足要求。

（8）箱室底模板下方木验算

a.箱室底模板下次梁（10×10cm木枋）验算

底模下钢管立杆的纵向间距均为0.6m，横向间距均0.6m，顶托木枋按横桥向布置，间距0.3cm；因此计算跨径为0.6m，偏安全地按简支梁受力考虑：

荷载q=R2×0.3=61.14×0.3=18.3KN/m

跨中弯矩：

M=ql2/8=（18.3×0.62）/8=0.83KN.m。

弯曲应力：σ=Mmax/W=0.82×106/（167×103）=4.95MPa＜[σ]=12MPa

剪应力：

τ=QS/（Ib）=0.5qlS/（Ib）=0.5×18.3×0.6×125/（0.83×103×0.1×1000）

=0.83MPa＜[τ]=1.6MPa

跨中挠度：

f=5×18.3×6004/[384×10×103×0.83×103×104]=0.41mm＜L/400=1.5mm

结论：箱室底模板下次梁满足要求

b.箱室底模下顶托枋木验算（10×15cm木枋）。

计算跨径为0.6m，按简支梁受力考虑，验算箱室底模下底板中间位置：

荷载q=R2×0.6=61.14×0.6=36.68KN/m

Mmax=ql2/8=36.68×0.62/8=1.65KN*m

弯曲应力：σ=Mmax/W=1.65×106/375×103=4.4MPa＜[σ]=12MPa

剪应力：

τ=QS/（Ib）=0.5qlS/Ib=0.5×36.68×0.6×281/（2.81×103×0.1×1000）

=1.10MPa＜[τ]=1.6MPa

跨中挠度：

f=5×18.3×6004/[384×10×103×2.81×103×104]=0.24mm＜L/400=1.5mm

结论：箱室下顶托枋木满足要求。

（9）翼板底模板下方木验算

a.翼板底模板下次梁（10×10cm木枋）验算

底模下钢管立杆的纵向间距均为0.6m，横向间距均0.9m，顶托木枋按横桥向布置，间距0.3cm；因此计算跨径为0.9m，偏安全地按简支梁受力考虑：

荷载q=R3×0.3=27.8×0.3=8.33KN/m

跨中弯矩：

M=ql2/8=（8.33×0.92）/8=0.84KN.m。

弯曲应力：σ=Mmax/W=0.84×106/（167×103）=5.06MPa＜[σ]=12MPa

剪应力：

τ=QS/（Ib）=0.5qlS/（Ib）=0.5×8.33*×0.9×125/（0.83*×103×0.1×1000）

=0.56MPa＜[τ]=1.6MPa

跨中挠度：

f=5×8.33×9004/[384×10×103×0.83×103×104]=0.95mm＜L/400=2.25mm

结论：翼板底模板下次梁满足要求

b.翼板底模下顶托枋木验算（10×15cm木枋）。

计算跨径为0.6m，按简支梁受力考虑，验算翼板底模下底板中间位置：

荷载q=R3×0.9=24.98

Mmax=ql2/8=24.98×0.62/8=1.12KN.m

弯曲应力：σ=Mmax/W=1.12×106/375×103=3.0MPa＜[σ]=12MPa

剪应力：

τ=QS/（Ib）=0.5qlS/（Ib）=0.5×24.98×0.6×281/（2.81×103×0.1×1000）

=0.75MPa＜[τ]=1.6MPa

跨中挠度：

f=5×24.98×6004/[384×10×103×2.81×103×104]=0.17mm＜L/400=1.5mm

结论：翼板下顶托枋木满足要求。

2.3地基承载力验算

显然只需验算腹板部位处地基承载力（立杆荷载最大）即可。

落地支架下铺设木枋（10*10*400cm），底托坐落在15cm砼层上，按照力传递面积计算：