不同支架组合在连续现浇箱梁施工中的应用

    主题词：箱梁支架  地形变化  方案组合计算 

    1、前言 

    杭浦高速公路杭州段临平高架桥全长4.465Km.跨越沪杭高速公路。设计采用6跨等截面连续箱梁，跨径为　24m+25m+2×30m+25m+24m.梁高1.6m，桥面宽为16.75m，底板宽12.75m。

    由于受地形及需满足沪杭通车净空大于5m要求的限制；根据现场实际情况及以往工地的成熟经验，确定连续箱梁支架施工方法以满足施工及行车要求。 

    2、方案简介 

    2.1基础处理：采用宕渣回填、浇筑混凝土基础； 

    2.2支架搭设：根据现场地形，采取三种支架体系： 

    12#～14#墩、16#～18#墩之间采用HR可调式重型门架；第14号墩起往浦东方向及第16#墩起往杭州方向跨越沪杭高速公路边坡范围采用WDL碗扣式钢管脚手架；跨越沪杭高速路面采用贝雷片、HM500×300型钢支架结构。 

    2.3模板：采用竹胶板作为模板。 

    3、支架搭设方案 

    3.1HR重型门架支架 

    3.1.1搭设方案： 

    12#～14#墩，16#～18#号墩选用HR可调重型门架搭设支架。根据该桥的荷载计算及重型门式脚手架的一般性使用经验，跨中：沿箱梁横向设置多榀门架，连续设置交叉支撑，门架沿桥横向间距0.9 m，纵向1m；外侧翼缘板沿桥横向间距1.2m，纵向1m；在横隔梁处：门架沿桥横向间距0.6 m，纵向0.6m布置。 

    3.1.2支架力学性能 

    3.1.2HR型重型门架承载性能 

    3.2WDJ碗扣式管架 

    3.2.1搭设方案： 

    14～16号墩跨越沪杭高速公路，平面位置处于曲线上。边坡支架采用碗扣式支架搭设，基础处理方便，有利于线形调节。根据碗扣式支架结构尺寸及一般使用经验，在14、16号墩中横梁位置支架按0.6m×0.9m间距布置，沪杭边坡位置按0.9m×0.9m间距布置。 

    首先按照支架设计图进行放样，将边坡修整成台阶，采用人工夯实后，浇筑10㎝C20砼基础，并将混凝土台阶间外露部分用水泥砂浆封闭，防止雨水侵入。 

    3.3WDJ碗扣式管架承载性能： 

    3.4门洞支架 

    3.3.1搭设方案： 

    跨沪杭公路行车道段支架采用C20砼基础，贝雷桁片作墩身，HW483H型钢作纵梁，作为自重、模板、钢筋砼和施工荷载的承重梁，间距为0.7m　。 

    3.3.2力学参数：（宽、中、窄翼缘H型钢截面尺寸、截面面积、理论重量和截面特性表（节选自GB/T 11263-2005）） 

    4、承载力验算 

    箱梁采取二次浇注，第一次浇注到箱梁翼板根部，第二次浇筑顶板。支架上设两层分配横，第一层采用［10槽钢，第二层采用10㎝×10㎝方木。 

    ①、混凝土重按26.0 KN/m3计算； 

    ②、模板及附件重0.6 KN/㎡（含加固件）； 

    ③、施工人员及施工料具运输、堆放取1.5KPa； 

    ④、振捣、倾倒混凝土时对模板产生的冲击荷载取2.5 Kpa。 

    4.1跨中断面下支架验算： 

    4.1.1顶板支架承载力、稳定性验算（箱内支架）： 

    顶板支架采用Φ48×3.0mm扣件式钢管支架，支架间距按0.8×0.8m布置。查相关手册得：钢管支架单根立杆稳定承载力计算： 

    λ=L/I=115/1.59=72.3，查表得Φ=0.792 

    [N稳]= ΦA[σ]=0.792×423.9×140=47.0KN 

    顶板砼重：G1=[（0.45+0.2） ÷2×2+0.2×1.65]×0.8×26=20.384 KN 

    模板重量：G2=3.65×0.8×0.60=1.752KN 

    施工荷载：G3=3.65×0.8×4Kpa=13.14KN 

    钢管支架： G4=0.5KN（箱内钢管按0.8×0.8设置，上下各设一道拉杆，共8m为一个计算单元） 

    每个室内每0.8m长度内共有支架立杆5根，故单根钢管受力为： 

    N=42.93÷5=8.59KN＜［N］＝47.0KN 

    安全系数K=5.5，满足要求 

    4.1.2跨中断面底板下支架承载能力验算 

    4.1.2门架验算： 

    现浇梁箱单幅共设3个室，每个室宽3.65m，腹板0.45m，于腹板底的支架间距按90cm布置，于底板底的支架间距按120cm布置，按均布荷载对支架进行验算，长度方向取2m（门架排距）为一计算单元。 

    砼自重：G1=[12.75×1.6-3×（3.65×1.15-0.3×0.5-0.25×1）]×2×26=234.2KN 

    模板荷载： G2=[12.75×2+6×（0.45+0.5）×2]×0.6=22.14KN 

    施工荷载：G3=12.75×2×4Kpa=102KN 

    支架荷载：G4=18KN 

    综荷载为G=（G1+ G2+ G3+ G4）=376.3KN（取2m为一个计算单元） 

    每2m长度内共有门架13榀，故单榀门架受力为： 

    N=376.3÷13=28.9KN＜［N］＝75KN 

    安全系数K=2.6满足要求！ 

    4.2横隔梁下支架验算： 

    4.2.1　门架验算： 

    横隔梁宽为2m，支架按0.6m步距，排距按0.6m与路线方向垂直布设。故取1.6m×0.6 m（单榀门架）为一计算单元进行计算。 

    砼自重：G1=1.6×1.6×0.9×26=39.936KN 

    模板荷载：G2=（1.6×0.6）×0.6=0.576KN 

    施工荷载：G3=1.6×0.6×4Kpa=3.84KN 

    支架荷载：G4=1.40KN 

    总荷载为G=（G1+ G2+ G3+ G4）=45.752KN 

    在单幅横隔板下，由于取的是单榀门架为一个受力单元，即 

    N=G=45.752KN＜［N］＝75KN 

    安全系数K=1.64 

    在门架搭设时横隔梁处将会受到立柱的影响，不能完全按60cm进行布设，施工时适当调整，但调整后的间距不能大于60cm. 

    4.2.1　碗扣验算： 

    在中横梁处碗扣是按0.9m×0.6m布设。 

    取一个立柱（0.9m×0.6m）为计算单元。 

    砼自重：G1=0.6×0.9×2×26=28.08KN 

    模板荷载：G2=0.6×0.9×0.6=0.324KN 

    施工荷载：G3=0.6×0.9×4KPa=2.16KN 

    支架荷载：G4=0.69KN 

    单立柱所受荷载为：G= G1 +G2 +G3 +G4=31.254KN<[P]=40KN 

    安全系数K=1.3 

    4.3分配梁强度验算 

    4.3.1横隔梁处 

    [10槽钢强度验算，跨度为1m，取1m长度为计算荷载，偏安全按简支计算，即得荷载为q=（45.752）÷1.6=28.60KN/m. 

    M= （1/8）（ql2）= 0.125×28.60×12=3.575KN. m 

    W=39.7cm3 

    σ=M/W=3575÷39.7=90.05Mpa<［σ］=210Mpa 

    安全系数K=2.33 

    4.3.2跨中底板处 

    在跨中槽钢的最不利布设方法与横隔梁一致，而荷载跨中并没有横隔梁大。根据上述验算可知，其满足要求！ 

    4.4 跨沪杭H钢门架计算 

    H钢为HM（500×300）型中截面尺寸为482×300 H钢： 

    其力学性质为：截面积：A=146.4cm2 

    惯性矩：Ix=60800cm 

    截面抵抗矩：Wx=2520cm 

    弯曲应力：[σw]=145MPa 

    剪应力：[τ]=85MPa 

    弹性模量：E=210000MPa 

    根据上述数据与砼分配荷载计算H钢的间距： 

    砼在底板以上的在效面积为A1=8.904m2 

    故底以上的砼总重为：8.904×11×26=2546.544KN 

    模板荷载：（1.15×11×2+12.75×11）×0.6KN/ m2=99.33KN 

    施工、砼振捣荷载：（12.75×11）×4KPa=561KN 

    施工总荷载为：G=2546.544+99.33+561=3206.874KN 

    分配到H型钢上的均布荷载为： 

    q=G÷[12.75÷（2x+0.3）]÷11 =（45.72x+5.26）KN/m 

    安全系数取K=1.5计算 

    4.4.1剪力计算 

    H型钢所受最大剪力在支点处 

    ql÷2≤[τ]×A÷1.5   由此可得出X=4.8m 

    4.4.2弯曲计算 

    H型钢所受最大弯曲在跨中处 

    ql2÷8≤[σw] ×Wx÷1.5 由此可得出X=0.41m 

    4.4.3挠度计算 

    取X=0.4m进得挠度计算 

    =代入上面数据可知=0.05mm     从对H型钢的力学验算可知H型钢的垂直布设间距为0.8m（边对边），能够满足施工要求。 

    4.5预拱度计算 

    4.5.1支架的弹性变形 

    取门架受力的平均值进行支架的弹性变形计算 

    δ1＝Lσ/E；σ=N/A；得到δ1＝LN/EA 

    4.5.2其他非弹性变形 

    钢管的接头产生的接缝压缩产生的变形，在本支架中取3个接头，每个接头压缩量取值1mm，共计δ3-1＝3mm；模板与分配梁间取1mm，分配梁与支架取1mm，顶托与支架取1mm，门架与支垫方木取2mm，地基取5mm. 

    共计：3+1+1+1+2+5=13mm 

    4.6地基承载力计算 

    采用轻型触探仪进行检测，当承载力小于100KPa时，则采用换填加固，处理后承载力要求不小于200KPa.验收合格后再在地基上浇筑10cm厚的C15混凝土垫层。 

    支架支撑在枕梁上，枕梁为100mm×100mm的木方，若按照45°的进行扩散，混凝土垫层与地基接触的面积应按300mm×600mm，即0.18m2，取横隔梁处受力最大的单根钢管进行计算，那么产生的最大基底应力为 

    ＝（52.3÷2×1.03）÷0.18＝149.6Kpa 

    取跨中受力最大的单根钢管进行计算，那么产生的最大基底应力为 

    ＝（34.7÷2×1.03）÷0.18＝99.3Kpa 

    当地基承载力为200Kpa时安全系数K=2.1，故要求地基处理后其承载力达到200Kpa满足要求。 

    4.7另，如有必要，需对支架及模板进行在风荷载作用下支架及模板的稳定性验算，在此就不做叙述。 

    5、结束语 

    根据不同的地形及要求，对跨沪杭高速公路现浇连续箱梁支架采用HR型重型门架、WDJ碗扣式管架、H型钢门式支架三种支架组合形式，充分发挥各种支架的优势，为施工的顺利进行创造良好条件。现该工程已顺利实施完成。 

    由于作者水平有限，文中难免有不少错误，望各位读者批评指正。 

    参考资料：

    1、《建筑施工手册》（第四版、缩影版） 

    中国建筑工业出版社 ISBN7-112-05972-0 

    2、《路桥施工计算手册》（周水兴、何兆益、周毅松等著） 

    人民交通出版社  ISBN7-114-03855-0 

    3、《桥梁施工百问》（刘吉土著） 

    人民交通出版社

    4、国标GB/T 11263-2005《热轧H型钢和剖分T型钢国家标准》

    5、《简明施工计算手册》（江正荣、朱国梁编著） 

    中国建筑工业出版社 ISBN7-112-00720-8