現澆預應力混凝土連續箱梁支架布設及驗算

摘要：結合連懷公路16標鶴塘互通主線橋現澆預應力混凝土連續箱梁的施工實踐，提出了裝卸方便、安全穩定的滿堂門式支架布設及驗算的一般方法，經實踐，該方案是切實可行的，其降低了成本，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：連續箱梁 支架布設 受力驗算

1 工程概況及地質條件

本橋為四跨35m+40m+45m+40m連續箱梁，箱梁全長160m，箱梁上部結構為鋼筋混凝土預應力連續箱梁；下部為柱式橋墩、肋式橋臺、鉆孔灌注樁基礎。現澆箱梁底部寬7.5m，頂部寬12.5m，箱梁高2.4m，箱梁砼用量為1514.9m3。據設計圖及施工技術規范的要求，滿堂支架采用100％箱梁自重預壓處理。

2 支架設計方案

2.1 基底處理 清除箱梁投影面積范圍內的淤泥及浮土，然后回填透水性較好的碎石土，整平后用振動壓路機按最大層厚小于30cm分層碾壓，最后鋪10cm厚4％水泥穩定石屑硬化，并設2％的橫向排水坡。

2.2 支架設計

2.2.1 支架架設 本橋支架采用HBL一240型碗扣式腳手架，支架橫橋向排布，每片支架間距90cm(橫橋向)，每排支架間距90cm，(縱橋向)。支架立桿下安裝可調底座，頂部安裝可調上托，能夠方便調整箱梁底板高程符合設計要求及箱梁澆后易于拆除支架，為增強支架的整體穩定性，需對支架進行加固，采用方法是縱向沿支架外側及橫向每隔三排沿支架全高設置斜桿剪刀撐，斜桿與地面的夾角為45°～60°，且斜桿必須用扣件與立桿連接，腳手架的端部節間及拐角處也需全高設置剪刀撐，另外在支架的底部和頂部縱橫方向均需加設掃地桿，與各立桿用扣件連接。

2.2.2 支架預拱度設置 按設計要求，支架預拱度不考慮張拉反拱；但由于荷載引起的支架及地基的彈性變形，應設置預拱度；據預壓結果，支架預拱度跨中按1.5cm、跨中至橋墩之間按二次拋物線布設。

2.2.3 支架預壓 為檢測支架整體穩定性，消除地基土的不均勻沉降，準確測出支架及地基變形數據，為支架預拱度設置提供依據，在支架及底模安裝完后，應對支架進行預壓試驗。

2.2.3.1 預壓荷載及加載方法 預壓荷載為混凝土重的1.2倍，采用編織袋裝土加載，每袋裝土50kg，用人工配合機械裝卸。

2.2.3.2 觀測與記錄 加載以前，在縱橫向每隔1.6m 做一觀測點，跨中部位共設20個點，橫隔梁部位共設12個點，且在預壓區域支架立桿頂上方木及對應位置地基頂做好標記，便于測得各對應點地基的總變形及立桿彈性變形、接縫壓縮等。

2.3 支架穩定性驗算

2.3.1 荷載組成 組成支架荷載包括：①上部現澆箱梁結構重量；②模板及承托模板結構的重量；③施工機具及施工人員荷載(由于支架高度小于10m，所以不考慮支架自重)。④傾倒砼和振搗時的沖擊荷載。

2.3.2上部現澆箱梁結構重量上部箱梁混凝土體積為1514.9m3，取系數2.6t/m。(按含筋率>2％計算)，所以混凝土結構重量為1514.9m3×2.6t/m3=3938.74t，計算時假設箱梁所有荷載全部作用在底板平面面積內(偏于保守計算)，受力面積取值為1200m2，則每平方米荷載為3938.74t×l0kN/t÷1200m2=32.823kN/m2，參考《路橋施工計算手冊》，取荷載分項系數r1=1.2。

2.3.3 模板及承托模板結構重量 55.2t÷1200m2=0.046t/m3×10kN/t=0.46kN/m3，取荷載分項系數r2=1.2。

2.3.4 施工機具及旅工人員荷載 根據《路橋施工計算手冊》表8-1，施工人員、施工料具運輸、堆放荷載取0.25t/m，即2.5KN/m2，取荷載分項系數r3=1.4。

2.3.5 傾倒砼和振搗的沖擊荷載 根據《路橋施工計算手冊》表8-1，沖擊荷載取0.8t/m2，(含振搗砼產生的荷載)即8KN/m2，取荷載分項系數r4=1.4。

2.3.6 荷載組合 計算承載力時，Q=q1.r1+q2.r2+q3.r3+q4.r4=32.823×1.2+0.46×1.2+2.5×1.4+8×1.4=54.64KN/m2，底板寬度范圍內的線荷載為QL=54.64×7.5=409.8KN/m。

2.4 支架受力計算

2.4.1 驗算內容 ①立桿承載力及穩定性驗算；②縱、橫方木抗彎、撓度計算；③地基承載力計算。

2.4.2驗算過程

2.4.2.1 立桿承載力及穩定驗算。此橋支架步距有兩種0.9m×0.9m和1.0m×0.9m，驗算時取較大步距1.0m×0.9m進行驗算，則單根立桿承受的荷載比例為1.0×0.9/1×1=0.9。

每根立桿承受的荷載為N=0.9×54.64KN/m2=49.18KN。

立桿容許荷載計算：Nd=KψAf

立桿為φ48×3.5鋼管，則有K一材料強度調整系數，對搭設高度30m以下，k=0.8；ψ一軸心受壓穩定系數；A一單榀門架立桿的截面積A=528mm2；f一材料強度設計值，取f=205Mpa值確定。

截面積慣性矩I=π(D4-d4)/64=1.22×105mm4；立桿回轉半徑i=I/A=1.22×10/528=15.2mm；立桿節段長L=600mm；立桿細長比λ=L/i=600/15.2=39.5。查《計算》手冊附表3—26得ψ=0.877，故Nd=0.8×0.877×528×205=75.94KN，N

2.4.2.2 縱、橫方木抗彎驗算

①縱向方木抗彎、撓度計算

a抗彎計算：縱向立桿之間取最大值1m，橫向方木作用在縱向方木上最不利情況

Mmax=P12/4+1/5 p12/4×2；Q=54.64KN/m2 P=q/3；M=54.64/3×1/4+1/5×54.64/3×1×2/4=6.37KN.m；W=bh2/3=(0.12×0.152)/3=0.0009m3；σ=M/W=6.37KN.m/0.0009m3=7.08Mpa<[σ]=9Mpa

b撓度計算：木材彈性模量E=9.0×106KN/m2；I=bh3/12=0.12×0.153/12=3.375×10-5m4；F=5/384×g14/(E.I)=5×44×1.2/(384×9.0×106×3.375×10-5 )=2.2×10-3m；f/L=1.89×10-3/1.2=1.575×10-3<[f/L]=1/400=2.5×10-3

即，縱向方木抗彎能力和撓度經驗算滿足要求。

②橫向方木抗彎、撓度計算

a抗彎計算：橫向方木間距為0.4m，所以單根橫向方木承受了0.4×0.9范圍的荷載。

M=qL2/8；Q=0.4×56.37×0.90=20.29KN.m；Mmax=20.29×0.902/8=2.05KN.m；W=bh2/3=(0.1×0.12)/3=0.0003m3

橫向方木彎拉應力為：

σ=M/W=2.05/0.0003=6.83Mpa<[σ]=9Mpa

b撓度計算：木材彈性模量E=9.0×106KN/m2；I=bh3/12=0.1×0.13/12=0.83×10-5m4；F=5/384×g14/(E.I)=5×12.1×0.9/(384×9.0×106×0.83×10-5 )=1.9×10-3m；f/L=1.9×10-3/0.9=2.1×10-3<[f/L]=1/400×10-3

即，橫向方木抗彎能力經驗算滿足要求。

參考文獻：

[1]JTJ 041—2000，公路橋涵施工技術規范[S]．

[2]JGJ 130—2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范(2002版)[S].

[3]陳輝丈，夏鵬飛.現澆預應力連續箱梁施工監理質量控制強度滿足要求[J].山西建筑，2006，32(18)：124—125.

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