变截面现浇箱梁支架设计

技术与市场　技术研发　丽　变截面现浇箱梁支架设计　张　谏　（葛洲坝集团第二工程有限公司，四川成都６１００９１）　摘　要：满堂支架在现浇梁施工中已广泛采用，变截面现浇箱梁的支架设计既要考虑安全可靠，同时也应考虑经济性，文　章结合现场施工实践，就现浇变截面箱梁的支架布置设计进行探讨。　关键词：变截面现浇梁；支架；设计　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１２．０６．１０３　１　工程概况　马山北跨线桥上部结构第１１—１３跨单幅桥采用单箱双室　现浇连续箱梁，跨径组合为３０＋４０＋３０　ＩＴＩ，箱梁顶板宽１２．５　ｍ，底　宽７．５　ｍ，箱梁截面从桥墩至跨中逐渐变化，中墩根部梁高２．３　１ＴＩ，　两侧１９　ｍ范围内按圆曲线渐变至１．５　ＩＴＩ高；箱梁端部腹板经３　ｍ　变化段由０．４５　１１３变化Ｎｏ．６５　ｎｌ，中墩根部腹板经５　ｍ变化段由　０．４５　ｍ变化Ｎｏ．６５　ＩＴＩ，顶板厚度除支点附近为０．４５　ｍ外，其余段　均为０．２５　ｍ；底板厚度由０．２２　ｍ渐变至０．４２　ｍ，中墩根部底板厚　度为０．７ｍ。　—　中墩根部断面　踌中断面　ｉ　＝。二　＿ｌ≤＿＝，　：；尸　、ｉ、，Ｌ—Ｊ一　中墩中心线两侧４ｍ处断面　本现浇段左幅为现有混凝土路面，地基较好。由工程地质　勘察报告，设计提供的地质勘探资料表明，右幅地表以下２．５～　３．５　ｍ范围内为素填土，在素填土以下有１．３～２．７　ｍ深的淤泥质　粉质粘土，再往下依次为中砂、强风化花岗岩、中风化花岗岩、　微风化花岗岩。素填土的地基承载力为２００　ｋＰａ。　２支架方案选择　２．１　支架的选择　目前在现浇梁满堂脚手支架中采用较多的有三种：门式脚　手架、扣件式钢管脚手架、碗扣式钢管脚手架。　门式脚手架主要优点为：构件标准化、多功能、施工装拆方　便、构件严格、整架稳定性好。主要缺点为：构件尺寸无任何灵　活性，整体稳定性和刚度主要靠斜杆及剪刀撑。　扣件式钢管脚手架主要优点为：构件单一、拆装方便、搭设　灵活。主要缺点为：构架不严格、整体稳定性不足、立杆节点偏　心距大，限制了承载能力、安全隐患较多、施工功效低、丢失损　耗大、经济性差。　碗扣式钢管脚手架主要优点为：构件品种简单、施工方便、　构架严格、整架稳定性好，碗扣支架的构件是定型模数杆件，其　立杆是轴心受压杆件，横杆是侧向支承立杆，减小立杆计算长　度，从而充分发挥钢杆件抗压能力。主要缺点为：横杆为几何尺　寸的定型杆、构架尺寸受到限制、造价较高。　本现浇梁尺寸较大，荷载重，特别是中墩附近，对杆件的承　载力要求高，为了保证施工质量及安全，本现浇梁采用碗扣式　钢管脚手架。　２．２支架的布置　现浇连续箱梁支架体系由支架基础、ｑｂ４８×３．５的碗扣式　脚手架、横联、斜联（剪刀撑）、顶托、１０　ｃｍ×１０　ｅｍ木方分配梁　（间距６０　ｅｍ或９０　ｅｍ）、１０　ｅｍ×１０　ｅｍ木方调平梁（间距４０　ｅｌｎ）、　１０　ｅｍ×１０　ｃｍ木方小楞（间距３０　ｅｍ）、底模（２　ｅｍ厚木胶合板）　组成。　１）支架基础。首先应对地基进行处理，地基处理的措施有　以下２种：①压实处理，确保地基的承载力，减小表层土和深层　土的沉降量；②回填石粉浇筑混凝土层，增大钢管支架与地基　受力传递面积，减小地基单位承载力。支架基础采用１０ｅｍ厚石　粉回填碾压（压实度控制在８５％以上），整平后再浇筑１５　ｅｍ厚　ｃ２ｏ混凝土垫层。　２）立杆平面布置。本现浇梁为变截面箱梁，各断面荷载大　小不同，为了节约杆件用量，需根据箱梁恒载分布特点，采用不　同柱网，调节不同部位的立杆承载能力，并分别进行受力验算。　本现浇梁立杆平面布置如下：　钢管横向间距：翼板部位９００　ｍｉｌｌ，空腹部位６００　ｍｍ，腹板　部位３００　ｍｉｌｌ，全跨横断面钢管布置相同；　钢管纵向间距：跨中段９００　ｍｍ，桥墩中心线两侧４．８　ｍ范围　内６００ｍ／／ｌ；　步距１　２００ｍｍ。　３）竖向设置。根据高度不同，采用不同的立杆规格进行组　合，错开对接，避免相邻两排（两列）接头在同一平面上。可调底　座和可调顶托分别可调节０．２～０．３　Ｉｎ，满足支架高度。最上端和　最下端尽量减小立杆的悬臂长度。　４）剪刀撑设置。竖向及水平剪刀撑均采用　４８　Ｘ　３．５　ｍｍ扣　式钢管，横向剪刀撑在跨中段间距４．５　ｍ，梁端间距４．２　１＂／１；全联　纵向剪刀撑共设置５道，分别为箱梁两端、箱梁中心线、箱梁底　板两端，竖向剪刀撑均从底至顶连续通长设置。在支架顶部及　底部设置两道水平剪刀撑。　３支架受力计算　３．１　设计荷载　根据规范要求，计算模板、支架时，应考虑下列荷载，并按　规范要求进行组合。模板自重：ｐ。＝０．３　ｋＮ／ｍｚ，砼自重：　Ｐｚ＝２６　ｋＮ／ｍ　，方木自重：ｐ，＝０１６　ｋＮ／ｍ　，施工人员及堆放荷载标　准值：Ｐ　＝２．０　ｋＮ／ｍ　，振捣混凝土产生荷载：Ｐ　＝２．０　ｋＮ／ｍ￣。　７８３　技术研发　３．２　梁底模板验算　模饭厚２Ｏｍｍ，计算宽度取１　ｍ，按四等跨计算，Ｅ＝１００００Ｎ／ｍｍ￣，　，板＝１　０００　ｘ　２０３／１２＝６６６　６６７　ｍｍ　；Ｗ板＝１　０００×２０Ｖ６＝６６　６６７　ｍｍ　；　木胶板］＝１５　ＭＰａ；　板１＝２．０　ＭＰａ。中墩根部为最大荷载，荷载组　合ｐ＝１．２　ｘ（０．３＋２６×２．３）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０）＝７７．７２　ｋＮ／ｍ２，换算到　模板上线荷载：ｑ＝７７．７２×１．０＝７７．７２　ｋＮ／ｍ，模板抗弯强度验算：　ｏ－￣＝０．１０７　ｑＬＶＷ￣＝０．１０７　ｘ　７７．７２　ｘ　０－３　×１０ｑ６６　６６７＝１１．２　ＭＰａ　＜　术腔板］＝１５　ＭＰａ，满足要求。　抗剪强度验算：　胶　：Ｑ板／Ａ板＝０．６０７　ｘ７７．７２×０．３　ｘ　１０　／（１　０００　ｘ　２０）＝０．７　１　ＭＰａ＜［－ｏ．　板］＝２　ＭＰａ，剪应力满足要求。　刚度验算：∞　＝Ｏ．６３２ｑ１４／１００　ＥＩ＝０．６３２　ｘ　１．２　ｘ（０．３＋２６　ｘ　２．３）ｘ　１．０　ｘ　３　００４／（１００　ｘ　１０　０００　ｘ　６６６　６６７）＝０．５５　ｍｍ＜３００　／４００＝０．７５　ｍｍ，刚度满足要求。　３．３调平梁（１０　ｃｍｘｌ０　ｃｍ木方）受力验算　本支架共设三层方木，从上至下分别为：模板小楞、调平　梁、分配梁。很显然箱梁底板下的方木受力最大，分配梁在最　底层，横桥向设置，跨度最大为６００　ｍｍ，调平梁虽然受力较分　配梁小，但是跨度最大为９００　ｍｍ，而模板小楞无论是受力还是　跨度都是最小的，故只需对调平梁和分配梁两层方木进行受力　验算。在进行受力验算时，因为现浇梁荷载及支架的平面布置　均不相同，需对各不利断面进行受力计算。　３．３．１荷载组合　跨中腹板部位：ｑ＝（１．２　ｘ（０．３＋２６　ｘ２．０６７＋１．２）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０））×０．４＝２８．７５６　ｋＮ／ｍ　跨中空腹部位：口＝（１．２　ｘ（０．３＋２６×０．６７＋１．２）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０））×０．４＝１　１．３２　ｋＮ／ｍ　梁端部位：ｑ＝（１．２×（０．３＋２６　ｘ　２．３＋１．２）＋１．４　ｘ（２．０＋２．Ｏ））　ｘ　０．４＝３１．６６４　ｋＮ／ｍ　调平梁纵桥向布置，跨中段跨距为９００　ｍｍ，梁端部位跨距　为６００　ｍｍ，跨中腹板部位及梁端部位为最不利荷载部位，故只　需对这两处进行验算。　３．３．２计算参数　分配梁截面尺寸：１００　ｍｍ　ｘ　１００　ｍｍ；Ｅ＝１０　０００　Ｎ／ｍｍ　；　，－１００×１００３１１２＝８．３　ｘ　１０６ａｒｍ　；Ｗ＝１００　ｘ　１００￣６＝１．６７　ｘ　１０　ｍｍ　：　［　木］＝１７ＭＰａ；　木］＝２　ＭＰａ。　３．３．３抗弯强度验算　跨中腹板部位：　０．１０７　ｑＬＶＷ＝Ｏ．１０７　ｘ　２８．７５６　ｘ　０．９　ｘ　１０　，ｆ１．６７×１０５）＝１４．９　ＭＰａ＜　术］＝１７　ＭＰａ，强度满足要求。　梁端部位：ｏｗ＝０．１０７ｑＬ２／Ｗ＝０．１０７　ｘ　３１．６６４×０．６　ｘ　１０　／（１．６７×１０ｓ）＝７－３　ＭＰａ＜【　木］＝１７　ＭＰａ，强度满足要求。　３．３．４抗剪强度验算　跨中腹板部位：－ｏ＝Ｑ／Ａ＝２８．７５６　ｘ　０．９　ｘ　０．６０７　ｘ　１０３／（１００　ｘ　１００）＝１．５７　ＭＰａ＜　］＝２　ＭＰａ，剪应力满足要求。　梁端部位：ｒ＝ＱＩＡ＝３１．６６４　ｘ　０．６×０．６０７　ｘ　１０３／（１００×１００）　＝１．１５　ＭＰａ＜Ｊｒ］＝２　ＭＰａ，剪应力满足要求。　３．３．５刚度验算　跨中腹板部位：ｑ＝１２×（０３＋２６×Ｚ０６７＋１２）ｘ０．４＝２６５１６ｋＮ／ｍ，　∞：０．６３２ｑＬｑ１００ＥＩ＝０．６３２　ｘ　２６．５１６　ｘ　９０＆／（１００　ｘ　８＿３　ｘ　１０。ｘ　１　ｘ　１０４）＝１．３２ｒａｍ＜９００／４００＝２．２５　ｍｍ，刚度满足要求。　梁端部位：ｑ＝１．２×（０．３＋２６×２．３＋１．２）ｘ　０．４＝２９．４２４　ｋＮ／ｍ，　∞＝０．６３２ｑＬｑ１００ＥＩ＝０．６３２　ｘ　２９．４２４　ｘ　６００ｑ　ｆ１００　ｘ　８．３　ｘ　１０　ｘ　１　’８４　ＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹ　ＡＮＤ　ＭＡＲＫＥＴ　Ｖｏ１．１９Ｎｏ．６，２０１２　ｘ　１０４）＝０．２９　ｍｍ＜６００／４００＝１．５　ｍｍ，刚度满足要求。　３．４分配梁（１０　ｃｍｘｌ０　ａｍ木方）受力验算　３．４．１荷载组合　跨中空腹部位：ｑ＝（１．２　ｘ（０．３＋２６×０．６７＋１．８）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０））×０．９＝２６．１３６　ｋＮ／ｍ　跨中腹板部位：口＝（１．２　ｘ（０．３＋２６　ｘ　２．０６７＋１．８）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０））ｘ　０．９＝６５．３４９　ｋＮ／ｍ　梁端部位：ｑ＝（１．２　ｘ（０．３＋２６　ｘ　２．３＋１．８）＋１．４×（２．０＋２．０））　×０．６＝４７．９２８　ｋＮ／ｍ　分配梁跨中段腹板部位跨距为３００　ｍｍ，空腹部位跨距为　６００　ｍｍ，梁端部位跨距也为６００　ｍｍ，跨中空腹部位荷载明显小　于梁端部位，故只需对跨中腹板部位及梁端部位进行验算。　３．４．２受力验算　计算参数与计算方法同上，计算结果为：　跨中腹板部位：　＝３．７　ＭＰａ＜　］＝１７　ＭＰａ，－ｏ＝１．１９　ＭＰａ＜Ｈ　＝２　ＭＰａ，ｗ＝０．０４　ｍｍ＜３００／４００＝０．７５　ｍｍ。满足要求。　梁端部位：　１１．０６　ＭＰａ＜［０ｒ木］：１７　ＭＰａ，ｒ＝１．７５　ＭＰａ＜　＝２　ＭＰａ，ｔｏ＝０．４４　ｍｍ＜６００￣００＝１．５　ｍｍ。满足要求。　３．５立杆受力计算　３．５．１荷载组合　跨中空腹部位：ｐ＝１．２　ｘ（０．３＋２６　ｘ　０．６７＋１．８）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０）＝２９．０２　ｋＮ／ｍ２　跨中腹板部位：Ｐ＝１．２　ｘ（０．３＋２６×２．０６７＋１．８）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０）＝７２．６１　ｋＮ／ｍ　梁端部位：Ｐ＝１．２　ｘ（Ｏ．３＋２６　ｘ　２．３＋１．８）＋１．４　ｘ（２．０＋２．０）　＝７９．８８　ｋＮ／ｍ　３．５．２计算参数　４８　ｘ　３．５管截面特性：截面积Ａ＝４８９　ｍｍ：，抗压强度设计　值［ｃｒ】＝２０５　ＭＰａ，回转半径：ｉ＝１５．８　ｍｍ，立杆高度计５．４　ｍ，立杆　重量３１．３３　ｋｇ。　３．５．３立杆强度验算　长细比　＝　＝１２０／１．５８＝７６，查表得折减系数：　＝０。７４４，支架　管容许压力：　＝０．７４４Ａ［ｏ＇］＝０．７４４×４８９　ｘ　２０５×１０　＝７４．５８　ｋＮ　梁端部位：Ｎ＝７９．８８　ｘ　０．６　ｘ　０．６＋３１．３３　ｘ　１０／１　０００＝２９．０７　ｋＮ　＜【＾１＝７４．５８　ｋＮ　跨中腹板部位：Ｎ＝７２．６１　ｘ０．３　ｘ　０．９＋３１．３３　ｘ　１０／１　０００　＝１９．９２　ｋＮ＜　＝７４．５８　ｋＮ　跨中空腹部位：Ｎ＝２９．０２　ｘ　０．６　ｘ　０．９＋３１．３３　ｘ　１０／１　０００　＝１５．９８　ｋＮ＜【』ｖ］＝７４．５８　ｋＮ。　立杆强度满足要求。　３．６地基承载力计算　由上计算可知，单根立杆传递的最大荷载为Ｎ＝２９．０７　ｋＮ　＝　：¨６．２８　ｋＰａ＜　１．０×２０ｏ＿２００　ｋＰａ　所以可以确定地基承载力满足安全施工要求。　４结语　本文根据变截面连续箱梁荷载分布的不同，采取了不同的　支架布置方式，分别进行了受力验算，在保证支架安全的同时，　减少了支架的用量，加快了施工进度，该支架方案通过了专家　评审会，本合同段其余１２联现浇梁均参照该方案进行设计和施　工，都已顺利完工。