李昌鵬

摘要：本文結(jié)合邢衡高速公路滏陽(yáng)新河特大橋現(xiàn)澆連續(xù)箱梁支架設(shè)計(jì)及計(jì)算，理論上制定現(xiàn)澆梁支架施工方案，重點(diǎn)對(duì)支架、方木、模板等材料選擇、支架間距計(jì)算、門(mén)洞材料的選擇及計(jì)算，為現(xiàn)澆梁安全施工提供理論依據(jù)。

Abstract： Combined with the design and calculation of cast-in-place continuous box girder support for Fuyang Xinhe Bridge of Xingtai-Hengshui Expressway， this paper theoretically formulates the construction plan of the cast-in-place beam support， focusing on the selection of materials such as brackets， square timbers， formworks， the calculation of support spacing， and the selection and calculation of portal materials， which provides a theoretical basis for the safe construction of cast-in-place beams.

關(guān)鍵詞：地基；支架；搭設(shè)；計(jì)算

Key words： foundation；support；erection；calculation

中圖分類(lèi)號(hào)：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）16-0109-03

1 工程概況

邢衡高速公路滏陽(yáng)新河特大橋跨越滏東排河和滏陽(yáng)新河，橋梁工程起訖樁號(hào)為K13+416—K16+123，全長(zhǎng)2707m，設(shè)計(jì)荷載為公路I級(jí)，橋梁上部結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆連續(xù)箱梁及先簡(jiǎn)支后連續(xù)箱梁，其中現(xiàn)澆箱梁共4聯(lián)。現(xiàn)澆梁采用40+55+40m變高度預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，箱梁橫截面為單箱三室，梁高1.8m～3.2m，箱梁頂寬14.012m，底寬9.99m，箱梁每側(cè)懸臂長(zhǎng)2.011m，懸臂端部厚20cm，根部40cm。箱梁頂板厚25cm，至根部頂板加厚至50cm，底板厚度為22cm，至梁端底板加厚至42cm，主墩墩頂?shù)装寮雍裰?00cm，箱梁腹板厚度為45cm，至根部分別加厚至70cm，頂板與腹板間設(shè)60*25cm倒角，底板與腹板間設(shè)20*20cm倒角。

2 地基處理

現(xiàn)澆連續(xù)箱梁所在地地表主要為耕地，地勢(shì)平坦，地基清表碾壓后承載力140kPa，能夠滿足現(xiàn)澆梁承載力要求，我單位根據(jù)現(xiàn)澆連續(xù)箱梁標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)施細(xì)則要求，首先對(duì)地基清表整平碾壓，再做20cm厚天然級(jí)配碎石，然后做15cm厚C20混凝土面層，再鋪枕木后搭設(shè)碗扣支架。橋梁25#孔跨下滏陽(yáng)新河大壩兩側(cè)高差較大，道路大里程側(cè)最大高差5.9m，在地基處理時(shí)按照架管位置打出臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階高差為0.6m，臺(tái)階寬度為180cm，臺(tái)階采用的C20混凝土擋墻做護(hù)坡，混凝土擋土墻墻身寬30cm，高95cm，基礎(chǔ)采用C20混凝土高20cm，寬50cm，如圖1所示。

為了確保地基表面沒(méi)有積水滲透地下而影響地基的承載力，在支架搭設(shè)區(qū)應(yīng)注意排水系統(tǒng)的合理設(shè)置，墊層表面保持5‰的橫坡，并在混凝土墊層外側(cè)設(shè)置斷面尺寸為30cm*30cm矩形排水溝，排水溝側(cè)壁和底部采用10cm厚C20混凝土澆筑成形。（具體數(shù)據(jù)見(jiàn)現(xiàn)澆梁支架橫斷面圖）。

3 支架搭設(shè)

地基處理完后，在混凝土上鋪設(shè)枕木，在枕木上進(jìn)行碗扣支架的搭設(shè)?？烧{(diào)節(jié)下托安放在枕木上，與立桿相連，上、下自由伸縮高度為40cm，安放時(shí)將可調(diào)支托的螺桿旋轉(zhuǎn)到中央，上下勻留有余量。支架縱距為90cm，橫距為90cm，步距為120cm。根據(jù)相關(guān)文件要求，現(xiàn)澆梁體端部的桿件布設(shè)必須加密，加密范圍為現(xiàn)澆梁端頭各L/5+1m、腹板及門(mén)架范圍內(nèi)，其支架縱距調(diào)整為30cm。

為了保證支架的整體穩(wěn)定性，按支架設(shè)計(jì)要求安裝斜撐桿（剪刀撐），布設(shè)在支架兩側(cè)沿45～60度進(jìn)行調(diào)整?？v、橫向每隔4.5m布置剪刀撐l道。剪刀撐斜桿搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1m，且不應(yīng)少于三個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件，支架高度大于4.5m水平桿的地層和頂層必須設(shè)置水平剪刀撐，水平剪刀撐間距不得大于4.5m，支架高度根據(jù)經(jīng)處理后地基的高程與箱梁各部位高程確定調(diào)整。

下部支架搭設(shè)完成后，在其立桿頂端設(shè)置U托，在U托上沿縱橋向鋪設(shè)規(guī)格為10×12cm的方木，縱向方木間距與立桿間距一致，在縱向方木頂端沿橋橫向鋪設(shè)規(guī)格為8×5cm方木，橫向方木間距為30cm，橫向方木上釘1.5cm厚竹膠板。

4 支架檢算

箱梁底模板計(jì)劃采用1.5cm竹膠板，竹膠板下方橫橋向鋪設(shè)8×5cm的方木，橫向方木間距為30cm，橫向方木下方縱橋向鋪設(shè)10×12cm的方木，縱向方木橫向間距為90cm（在箱梁橫梁、濕接頭及腹板處進(jìn)行加密，間距調(diào)整為30cm），方木下方搭設(shè)碗扣支架，支架縱距為90cm，橫距為90cm，步距為120cm，在支架兩側(cè)面沿45°角進(jìn)行斜撐加強(qiáng)。根據(jù)相關(guān)文件，現(xiàn)澆梁體端部的桿件布設(shè)必須加密，加密范圍為墩柱兩側(cè)各L/5+1m腹板及門(mén)架范圍內(nèi)，其支架縱距調(diào)整為30cm。

鋼管采用？準(zhǔn)48×3.5mm，材料特性及截面特性如表1、表2。

立桿設(shè)計(jì)荷載：步距為1.2m時(shí)每根立桿設(shè)計(jì)荷載[N]=33.1kN。

采用東北落葉松，順紋彎應(yīng)力[σ]=14.5MPa，E=11×103MPa。

1.5cm厚竹膠板，竹膠板靜曲強(qiáng)度：板長(zhǎng)向：80N/mm2；板寬向：50N/mm2。彈性模量：板長(zhǎng)向：6.5kN/mm2；板寬向：4.5kN/mm2。

24-26號(hào)墩箱梁高度主墩橫梁高度3.2m，在澆注砼施工時(shí)因腹板下、主墩橫梁位置支架為0.3×0.9m，所以對(duì)模板、方木、支架及地基進(jìn)行檢算時(shí)取3.2m腹板為最不利荷載位置。

4.1 荷載計(jì)算

該聯(lián)長(zhǎng) L=40+55+40=135m

箱梁底寬9.99m，頂寬14.012m

①現(xiàn)澆箱梁自重所產(chǎn)生的荷載：

鋼筋砼比重按2.6t/m3計(jì)算，取3.2m腹板為最不利荷載位置計(jì)算，則底模處砼箱梁荷載：P1=3.2m×26kN/m3= 83.2kPa （取3.2m砼厚度計(jì)算）。

②模板體系荷載按規(guī)范規(guī)定：P2=0.75kPa。

③砼施工振搗荷載按規(guī)范規(guī)定：P3=2.0kPa。

④施工機(jī)具人員荷載按規(guī)范規(guī)定：P4=2.5kPa。

4.2 模板下次梁（5×8cm方木）驗(yàn)算

底模下支架立桿按照90cm（主墩橫梁下30cm）布置，橫向次梁方木間距30cm，對(duì)于橫向次梁方木的驗(yàn)算，取最不利位置3.2m腹板處進(jìn)行驗(yàn)算，在腹板處計(jì)算跨徑為0.3m，按簡(jiǎn)支梁受力考慮，驗(yàn)算如下：

強(qiáng)度檢算用荷載PQ=1.2×（P1+P2）+1.4×（P3+P4）=107.4kPa。

因?yàn)楦拱逑履捐书g距為30cm，則有：

q=PQ×0.30=107.4×0.30=32.22kN/m

縱梁跨中彎矩：M=q×l2/8=32.22×0.32/8=0.365kN·m

支點(diǎn)剪力：Q=q×l/2=4.833kN

縱梁慣性距：I=5×83/12=213.3cm4

截面面積距：S=（b×h/2）×h/4=（5×8/2）×8/4=40cm3

凈截面抵抗距：Wj=（1/6）bh2=5×82/6=53.3cm3

彎曲強(qiáng)度：σw=M/Wj=0.365/53.3=6.85MPa<[σ]=14.5MPa

強(qiáng)度滿足要求。

剪切強(qiáng)度：τ=Q·S/（I·b）=4.833×103×40×10-6/（213.3×10-8×0.05）=1.81MPa<[τ]=2MPa

強(qiáng)度滿足要求。

撓度：fmax=5qL4/（384EI）

=5×32.22×103×0.34/（384×11×109×213.3×10-8）=0.145mm<[f]=L/400=0.75mm

強(qiáng)度滿足要求。

經(jīng)檢算，模板下次梁方木滿足現(xiàn)澆梁受力要求。

4.3 頂托橫梁10×12cm方木驗(yàn)算

3.2m腹板下支架立桿縱向間距為0.3m，橫向間距為0.9m，為簡(jiǎn)化計(jì)算，按簡(jiǎn)支梁受力進(jìn)行驗(yàn)算，實(shí)際為多跨連續(xù)梁受力，取計(jì)算跨徑為0.3m，僅驗(yàn)算最不利荷載處底模腹板對(duì)應(yīng)位置即可：

強(qiáng)度檢算用荷載PQ=1.2×（P1+P2）+1.4×（P3+P4）=107.4kPa

因?yàn)楦拱逑路侥鹃g距為90cm，則有：

q=PQ×0.90=107.4×0.30=32.22kN/m

縱梁跨中彎矩：M=q×l2/8=96.66×0.32/8=1.087kN·m

支點(diǎn)剪力：Q=q×l/2=14.5kN

縱梁慣性距：I=10×123/12=1440cm4

截面面積距：S=（10×12/2）×12/4=180cm3

凈截面抵抗距：Wj=（1/6）bh2=10×122/6=240cm3

彎曲強(qiáng)度：σw=M/Wj=1.087/240=4.53MPa<[σ]=14.5MPa

強(qiáng)度滿足要求。

剪切強(qiáng)度：

τ=Q·S/（I·b）=14.5×103×180×103/（1440×104×100）=1.81MPa<[τ]=2MPa

強(qiáng)度滿足要求。

撓度：fmax=5qL4/（384EI）=5×96.66×103×0.34/（384×11×109×1440×10-8）

=0.0644mm<[f]=L/400=0.75mm

強(qiáng)度滿足要求。

經(jīng)檢算，頂托橫梁方木滿足現(xiàn)澆梁受力要求。

4.4 立桿強(qiáng)度、穩(wěn)定型驗(yàn)算

腳手管（？準(zhǔn)48×3.5）立桿的橫向間距為0.9m，縱向間距為0.3m，同樣取3.2m腹板下的間距為0.9m×0.3m立桿作為受力驗(yàn)算桿件，？準(zhǔn)48×3.5鋼管每米3.84kg。

鋼管自重N鋼管=（13m×3.84+（11層×（0.3m+0.3m+0.9m）×3.84））×10N/kg

=1.13kN（支架鋼管按照最高處13m計(jì)算）

則有PQ=107.4kN/m2

對(duì)于腳手管（？準(zhǔn)48×3.5），據(jù)規(guī)范可知：

i——截面回轉(zhuǎn)半徑，i=1.578cm

[σ]——鋼材的強(qiáng)度極限值，[σ]=215MPa

A——立桿的截面面積，A=4.89cm2

由于橫桿步距為1.2m，長(zhǎng)細(xì)比為λ=L/i=120/1.578=76

查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》步距為1.2m時(shí)每根立桿設(shè)計(jì)荷載[N]=33.1kN。

由長(zhǎng)細(xì)比查表可查得軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)？準(zhǔn)= 0.7382，則有：

而Nmax=PQ×A+N鋼管×1.2=107.4×0.9×0.3+1.13×1.2=30.354kN

可見(jiàn)[N]>N，抗壓強(qiáng)度滿足要求。

4.5 支架穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.5.1 壓桿穩(wěn)定性計(jì)算

因各斷面支架步距不一致，驗(yàn)算時(shí)按該斷面最大步距和最大受力進(jìn)行驗(yàn)算。

鋼管外徑48mm、壁厚3.5mm，查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》表13-4得知：I=1.215×105mm4、A=4.89×102mm2

r=（I/A）0.5=1.573cm

λ=L/r=120/1.573=76.29查《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》附表3-26鋼軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)表，得Φ=0.751。

δ=N/ΦA(chǔ)=30.354×103/（0.751×489）=82.65N/mm2<〔δ〕=215N/mm2（鋼材的強(qiáng)度極限值）滿足要求。

4.5.2 支架整體穩(wěn)定性計(jì)算

此處施工位置偶有大風(fēng)，按照《建筑施工腳手架使用手冊(cè)》附表15-2-1中取風(fēng)力等級(jí)八級(jí)，則風(fēng)壓為0.26kN/m2，支架高度取13m，梁總長(zhǎng)度為135m，寬度為14m，梁高度為3.2m，則風(fēng)荷載為F風(fēng)=0.26×（135×3.2+135×13×0.16）=196.144kN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的偏心力矩為M風(fēng)=196.144×（13+3.2）/2=1588.8kN·m。

當(dāng)支架及模板施工完畢時(shí)，為風(fēng)荷載作用最不利情況，支架及模板的重力為G重=1.13/（0.9×0.9）×135×14+0.75×135×14=4054kN。其抵抗力矩為M重=4054×14/2=28378kN·m。

很明顯，風(fēng)荷載產(chǎn)生的力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于支架及模板自重的抵抗力矩，因此，支架的整體穩(wěn)定性滿足要求。

4.6 底模強(qiáng)度計(jì)算

4.6.1 竹膠板強(qiáng)度計(jì)算

（縱向方木間距為：0.3m，彈性模量E=7.6×103MPa，容許承載力f=80.6MPa）

面板抗彎界面系數(shù)為：W=bh2/6=1.2×0.0152/6=4.5×10-5m3

b-板寬，h-厚度

板跨中彎矩M=qL2/8=107.4×0.32/8=1.208kN·m

（q=1×q=107.4kN/m）

抗拉應(yīng)力為：σ=M/W=1.208/4.5×10-5=26.8MPa<80.6MPa

故符合要求。

4.6.2 竹膠板撓度計(jì)算

慣性矩：I=bh3/12=1.2×0.0153/12=3.375×10-7m4

因竹膠板長(zhǎng)度為2.42m，可簡(jiǎn)化為八跨等跨連續(xù)梁，則最大跨中撓度為

Fmax=5qL4/384EI=5×107.4×103×0.34/（384×7.6×1011×3.375×10-7）

=0.416mm

（q=l×PQ=107.4kPa）

經(jīng)檢算，底模滿足現(xiàn)澆梁受力要求。

4.7 基底承載力驗(yàn)算

[б]——地基的容許承載力，經(jīng)驗(yàn)值[б]=140kPa

支架自重：按0.3m×0.9m，立桿按13m考慮計(jì)算：

P5=（13m×4+3×13/1.2）×3.84×10/（0.3m×0.9m）=1.565kN/m2

則強(qiáng)度檢算用荷載PQ=1.2×（P1+P2+P5）+1.4×（P3+ P4）=108.918kPa

因底托作用于枕木之上，所以在橫梁處，

б=108.918kPa<[б]=140kPa，滿足要求。

經(jīng)檢算，地基滿足現(xiàn)澆梁受力要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)澆梁支架搭設(shè)是現(xiàn)澆梁施工的重要一環(huán)，支架的簡(jiǎn)算更是現(xiàn)澆梁安全施工的理論保證，但現(xiàn)澆梁施工過(guò)程中受力較復(fù)雜，有諸多受力方式考慮不到，因此需要工作人員必須要對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管。在進(jìn)行現(xiàn)澆箱梁施工時(shí)，相關(guān)的技術(shù)人員不僅要對(duì)施工的流程進(jìn)行熟練掌握，對(duì)工程的重要環(huán)節(jié)、重要工序要進(jìn)行加強(qiáng)管理和控制。另外，相關(guān)的管理人員還要提高自身的管理意識(shí)，做好統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)的工作，這樣就可以更好地確保工程的質(zhì)量。

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