岩土工程师辅导：现浇箱梁支架布设及受力验算

　　现浇砼施工方法在目前的桥梁施工中应用较普遍，支架布设设计的好坏直接关系到砼浇筑过程的安全及浇筑成型后的箱梁质量和线型能否符合设计要求。因此，支架的布设及验算极为重要。

　　申嘉湖高速公路H5标K78+960.433分离立交桥，全长466.6m，跨径组合为7×25+(25+2×30+25)+7×25 m.桥梁横断面为净17 m，共三联。上部构造为单箱三室等高度截面钢筋砼连续箱梁，第一、三联箱梁高1.40 m，第二联梁高1.60m，底部宽11.4 m.全桥砼圬工量为5005.5m3，钢筋用量为1453882Kg，钢绞线用量为213662 kg.箱梁施工时，支架体系采用WDJ碗扣式多功能钢支架。

　　1. 支架布置和构件尺寸

　　1.1 支架间距

　　本桥支架第一、三联顺桥向布置间距为1.2m，横桥向间距为1.0m，支点附近横隔梁处间距加密顺桥向布置间距为0.6m，横桥向间距为0.5m;第二联顺桥向布置间距为1.0m，横桥向间距为1.0m，支点附近间距加密顺桥向布置间距为0.5m，横桥向间距为0.4m.支架安装顺序：地基处理→测量放样→安装底托调平→安装底层门架→安装纵横水平钢管→安装上层门架→安装调节杆→安装顶托调平→安装剪刀撑及斜撑。

　　1.2 传力系统

　　支架顶部设2层方木将模板荷载传至支架。第一层顺桥向布置，截面为12cm×15cm，中心间距为30 cm，跨距90 cm，置于第二层方木上;第二层横桥向布置，截面为10cm×10cm ，间距90 cm，跨距60 cm，置于碗扣式支架顶托上。

　　1.3 稳定性

　　为保证支架的稳定性，以纵桥向每隔3.6 m间距横向布置剪刀撑，同时顺桥向连续布置6道剪刀撑。剪刀撑用6 m长φ48普通钢管连续布置，与地平面成45度，角度偏差小于15度，每一处与碗扣支架连接处必须用扣件紧固，剪刀撑必须上至底模板，下至地面，在地面处设置垫木。

　　1.4 支架规格

　　支架立杆底部采用可调底座(0~600 m m)，支架立杆顶部采用可调托撑(0~600 m m)

　　普通立杆规格为2 400mm、1 800mm两种，横杆规格为600mm、900mm两种。

　　2. 荷载及验算

　　计算中采用钢筋砼荷载为全桥数量，集中在梁体下11.4m范围，数值较大，实际平均钢筋及砼荷载为19.5KN/┫.横隔梁及腹板、肋板处钢筋及砼荷载最大，为36.4 KN/┫.各项荷载相加，按荷载集中受力，根据立杆布置方法和间距，腹板及肋板处最大单杆荷载为19.2 KN.计算中不单独计算横隔梁、腹板及肋板处荷载。

　　2.1 荷载

　　荷载类型：①箱梁砼荷载为21.2 KN/┫;②钢筋荷载为3.4 KN/┫;③施工人员及设备荷载为1.0 KN/┫;④内外模板荷载为0.75KN/┫;⑤传力层方木荷载为0.4 KN/┫;⑥支架自重为2.9 KN/┫;⑦其它荷载为1.4 KN/┫.

　　2.2 胶合板强度及挠度验算

　　1) 胶合板采用优质覆膜竹胶板(122*244*1.8cm)，胶合板最低静弯曲强度fm为25 KN/m┫;弹性模量E为3 500 N/m┫;荷载为(①+②+③+④+⑦)×1.5=41.6KN/┫(安全系数为1.5);所选胶合板厚度h为18mm，板底间距l为200mm，以1mm宽度(b)按两跨连续梁验算;线荷载q为0.0416N/mm.

　　2) 胶合板截面的抵抗矩W=bh2/6=54mm3;弯矩M =0.125ql2=208N.mm;抗弯承载能力为M/W=3.9N/m┫ <25N/m┫.

　　3) 截面惯性矩I=bh3/12=486mm4;挠度f=0.52ql4/(100EI)=0.20mm<0.5mm.

　　2.3 胶合板底方木抗弯强度及挠度验算

　　1) 松木最低抗弯强度值fm为13N/m┫;弹性模量E=9 000 N/m┫;方木截面为100mm×100mm;荷载为(①+②+③+④+⑤+⑦)×1.5 =42.2KN/┫(安全系数为1.5);方木间距为300mm，跨距l为900mm，按两跨连续梁验算;单根方木线荷载q为12.7N/mm.

　　2) 方木截面抵抗矩W =bh2/ 6=166666.7mm3;弯矩 M =0.125 ql 2=1285875N.mm;抗弯承载能力为M/W =7.7 N/m┫<13N/m┫.

　　3) 截面惯性矩I=bh3/12=8333333.3mm4;挠度f =0.52ql4/(100EI)=0.81mm<2.3mm.

　　2.4 支架顶托上方木抗弯强度及挠度验算

　　1) 松木最低抗弯强度值fm为13N/mm;弹性模量E为9000N/mm;方木截面为100mm×100mm，间距为900mm，跨距l为600mm;荷载为(①+②+③+④+⑤+⑦)×1.5 =42.2KN/┫(安全系数为1.5);线荷载q为38.0N/mm，按两跨连续梁计算

　　2) 方木截面抵抗矩W =bh2/ 6=166666.7mm3;弯矩M =0.125 ql 2=1710000N.mm;抗弯承截能力M/W =10.3 N/m┫<13N/m┫.

　　3) 截面惯性矩I=bh3/12=8333333.3mm4;挠度f =0.52ql4/(100EI)=0.34mm<1.5mm.

　　2.5 支架强度及稳定性验算

　　各项荷载相加×1.5=46.58 KN/┫(安全系数为1.5)支架间距为0.6m×0.9m.单根立杆受力N为25153N.

　　2.5.1 单根立杆强度验算

　　钢管抗压及抗弯强度f为140Mpa，壁厚3.5mm，直径48mm，截面积4.89c┫;抗压承载能力σ=N/S=51.4<140Mpa.

　　2.5.2 支架稳定性验算

　　主要验算支架横桥向稳定性(按双排架计算、步距1.2m验算)

　　1) 荷载对立杆底部产生的弯矩：

　　M=qdh2/2+6qs/15=1.2×1000×0.048×62/2+6×1.2×1000×1.3/15=1660.8 N.m

　　式中：q为风荷载，本地区最大取1.2 KN/m┫;d为立杆直径，d=48mm;h为立杆高度，h=6.0m;s为梁体侧面单排杆宽度范围内面积，s=1.3┫.

　　2) 稳定性按下式验算：

　　N/(ΦA)+M/(BA)=25153/(0.195×1810)+1660.8/(0.6×1810)=73

　　式中：Φ为稳定系数，取0.195(步距为1.2);A为立杆毛截面积，A=1810 m┫;B为立杆横桥向间距，B=0.6m;KA为与截面有关的调整系数，取0.85;KH为与高度有关的调整系数，取0.94.

　　3. 结论

　　该分离立交桥现浇箱梁桥施工是对支架搭设、材料选用的严格控制以及支架搭设完成后对预压材料及荷载的严格把关，施工中通过支架沉降观测点的跟踪观测，支架的非弹性变形量均小于3mm，箱梁底板混凝土外表平整度小于5mm，表面轮廓清晰、线条顺直，混凝土实体未出现任何裂缝。

　　实践证明，本桥支架布设方案是切实可行的，现浇连续箱梁做到了内实外洁、平整、美观取得了较好的经济效益和社会效益。

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