淺談現澆箱梁支架及模板應力計算

趙翔宇

（山西交通科學研究院，山西 太原 030006）

1 工程概述

K38+427天橋是廣東江肇高速公路一座上跨天橋，下部結構采用鉆孔灌注樁基礎、圓柱墩及柱式臺，上部結構為現澆箱梁，箱梁為單箱單室截面，梁高1.6m，跨徑組合為：2×30m。

2 施工技術方案

箱梁支架采用滿堂門式支架，門式支架上搭設縱橫方木，箱梁底模板及側模板采用厚2 cm的防水膠合板，箱室內模采用防水膠合板。為不影響路基施工和通車要求，在第一跨留施工門洞。門洞部分使用雙層貝雷片作支撐梁，梁上鋪設I25工字鋼和縱橫向方木，保證通車凈高度為4.2m，門洞凈寬3.5m。

3 支架體系受力計算

支架搭設：地基平整、碾壓，上層鋪6%、15 cm穩定層，10 cm×10 cm方木墊底，后上底托、193門式支架，上面用頂托調平，縱向、橫向分配梁用10 cm×10 cm方木。其中橫向方木在每跨兩端6.71m范圍內間距為61 cm布置，其余部位間距為122 cm；縱向方木@30 cm布置，上面鋪20mm膠合板。

3.1 門架受力計算

3.1.1 箱梁恒載的計算L=30m

根據設計材料數量表，箱梁1跨方量為C50混凝土150m3；鋼筋：31 t，鋼絞線：5.03 t。

3.1.2 模板及方木的重量（模板按δ=20mm的膠合板計算）

外模：V1=0.02×（5+1.3×2+1.6×2）×30=6.48 m3；內模：V2=0.02×（4.2×2+1.1×2）×30=6.36m3；縱向方木：V3=（8/0.3+1）×30×0.01=8.4 m3；橫向方木：V4=（30/0.6+1）×8×0.01=4.08 m3模板支撐：V5約 7m3；V木=32.32m3；P木=V木×R木=17.8 t。

3.1.3 門式架支架的重量

腳手架自重產生的軸向力NGK1計算門架1榀27.5×9.8×10-3=0.270 kN

交叉支撐2副4×9.8×2×10-3=0.078 kN

連接棒 2個6×2×10-3=0.012 kN；鎖臂 2副 0.008 5×2=0.017 kN

縱橫桿L=1 668m。

ΣL=1 668m×1.15=1918.2m（1.15為斜桿重系數）

ΣP=1 918.2×3.84+21 000（底托頂托扣件重）=9.56（底托、頂撐、扣件按平均1 kg/m計算）

合計0.377 kN/10×220+9.5=17.8 t

3.1.4 由以上計算可知L=30m的箱梁施工時的最大荷載

Pmax=P砼+P鋼+P木+P支架=462 t

3.1.5 支點個數計算

N=22×10×2=440個

3.1.6 每個支點的受力為

P支點=Pmax/N=462/440=1.05 t/個

查《簡明施工計算手冊》，黏性土承載力基本值[f0]=265 kPa。

由此可以計算同一榀門式架的兩個支點的最小承壓面積：

用10 cm×10 cm×200 cm方木墊底。其最小安全系數為2.53。

3.1.7 門式架穩定性計算

一榀門架的穩定承載設計值：Nd=φ·A·f=37.267 kN

[P]=37.26 kN＞P支點=10.5 kN；安全系數為3.55（可以）。

3.2 非門洞段底模、縱、橫向方木強度計算

根據設計圖紙及支架搭設方案，按最不利荷載分析，取1號橋墩頂斷面和跨中斷面為例進行分析。

3.2.1 1號橋墩頂斷面計算

圖1 橫斷面圖

砼取2.6 t/m3，作測算為2.82 t/m3，則實際值取2.82 t/m3來計算。

翼緣板部分：P翼頂=28.2×0.15=4.23 kPa

P翼根=28.2×0.40=11.28 kPa

頂板、底板部分：P頂底=28.2×1.6=45.12 kPa

根據《公路橋涵施工技術規范》，施工荷載P施=2.5kPa振搗荷載P振=2kPa其他臨時設施構件P其=1kPa。控制最不利荷載進行組合，則：強度用荷載組合為：ΣP=50.62 kPa。

3.2.2 膠合板強度計算

彈性模量、靜彎強度根據《橋涵施工手冊》。

木膠合板：E木=3.5×103MPa，[σ]木=25MPa

取1 mm寬板條作為計算單元，木合板h=20 mm，解得W=66.7mm3

膠合板的分配梁間距設為300mm，則q=50.62×10-3kN/m

3.2.3 縱向方木強度計算

縱向10 cm×10 cm方木的間距為300mm，跨度為L=0.61m計算，查《簡明施工計算手冊》得：油松順紋抗拉[ft]=8.5 MPa，彈性模量E=1×104MPa。

3.2.4 橫向方木計算

橫向10 cm×10 cm方木的間距為610mm，跨度為L=0.915m計算，查《簡明施工計算手冊》得：油松順紋抗拉[ft]=8.5 MPa，彈性模量E=1×104MPa

選用兩條橫向方木計算：

3.2.5 跨中斷面計算

砼取2.6 t/m3,作測算為2.82 t/m3，則實際值取2.82 t/m3來計算：

翼緣板部分：P翼頂=28.2×0.15=4.23 kPa

P翼根=28.2×0.40=11.28 kPa

頂板、底板部分：P頂底=28.2×（0.4+0.25）=18.33 kPa

腹板處集中荷載：

F強=（1.6×0.4+0.2×0.2+0.2×0.6）×28.2=22.56 kN/m

根據《公路橋涵施工技術規范》：

施工荷載P施=2.5 kPa，振搗荷載P振=2 kPa；其他臨時設施構件P其=1 kPa。

圖2

控制最不利荷載進行組合，則：

計算底板下強度用荷載組合為：ΣP=P頂底+P施+P振+P其=23.83 kPa

計算腹板下強度用荷載組合為：Σq=F強+（P施+P振）×0.5=24.81 kN/m

3.2.6 膠合板強度計算

彈性模量、靜彎強度根據《橋涵施工手冊》計算。

木膠合板：E木=3.5×103MPa[σ]木=25MPa

取1 mm寬板條作為計算單元，木合板h=20 mm，解得W=66.7mm3

膠合板的分配梁間距設為300mm，則

q=23.83×10-3kN/m

3.2.7 縱向分配梁強度計算

縱向10 cm×10 cm方木的間距為300mm，跨度為L=1.22m計算，查《簡明施工計算手冊》得：油松順紋抗拉[ft]=8.5MPa，彈性模量E=1×104MPa。

3.2.8 橫向分配梁強檢算

選用2條10×10 cm的方木作為橫梁：

3.2.9 腹板下橫木的檢算

腹板下的集中荷載為：q=24.81 kN/m

縱向、橫向分配梁采用10 cm×10 cm方木，其跨距L=30 cm：若選用2條10×10 cm的方木作為縱梁

3.3 門洞部分計算

門洞部分縱橫向方木同普通段，此處不作計算。

3.3.1 門洞工字鋼計算

門洞部分長6m，梁體（包括混凝土、鋼筋、鋼絞線）和模板、縱橫方木總重為：P木=89 t。

q=P木×10/6=89×10/6=148 kN/m

查材料手冊 I25工字鋼 W=401 cm3，[δ]=170MPa

共鋪設 15根工字鋼[δ]×15=170×15=2 550＞935MPa，滿足要求。

3.3.2 貝雷架基礎計算

查《簡明施工計算手冊》，黏性土承載力基本值[f0]=265 kPa。

工字鋼重量P工=3.43 t一片貝雷片重量300 kg，24片重7.2 t

總重P=100 t，地基面積A=1m×1m×6=6m2

4 結束語

通過對支架和模板設計計算及驗算，體系整體安全系數滿足設計規范的要求，此設計方案既保證了體系的安全，又滿足施工進度計劃的要求，為現澆箱梁施工設計提供了成功的經驗。