淺談現澆箱梁施工支架設計

摘要：AK0+224駟馬互通A匝道橋橋梁總長：208m，橋梁寬：8.5m，本橋最高墩柱高度為24.6米，梁高為1.4m，上部結構采用(29+22+3×20)+（5×20）m鋼筋混凝土現澆箱梁。本文介紹了現澆箱梁滿堂支架的設計，并對支架底模、橫梁、縱梁強度、立桿受力、支架壓縮變形及地基承載力等進行了驗算。

關鍵詞：現澆箱梁；施工；滿堂支架；支架設計

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A

一、工程概況

巴中至達州高速公路是《四川省高速公路網規劃中》蘭州-廣元-巴中-達州-萬州東西橫線的組成路段，是我國四川省區與東北部地區、華中、華東地區相互連接的便捷通道。巴達高速公路BD05合同段土建工程部分線路起于巴中市巴州區水寧寺鎮天宮村K29+340處，止于駟馬隧道出口端路基K36+440處，線路全長7.1km，合同工期20個月。主要工程量：路基土石挖方80.8萬m3，填方70.6萬m3，大橋2732.7m/6座，中橋57.0m/1座，涵洞9座，互通立交1處，分離式立交1座，隧道944.5m/2座。

AK0+224駟馬互通A匝道橋是互通區內一現澆箱梁橋，平面位于半徑R＝1131m的左偏圓曲線、A=100m右偏緩和曲線、R=200的右偏圓曲線和A=87m的右偏緩和曲線上。縱面位于-2%下坡路段及-4%下坡路段。橋梁起點樁號：AK0+120；終點樁號：AK0+328；橋梁總長：208m，橋梁寬：8.5m，本橋最高墩柱高度為24.6米，上部結構采用(29+22+3×20)+（5×20）m鋼筋混凝土現澆箱梁。梁高為1.4m，設計總工程量為：C40混凝土：1005.3m3，鋼筋289.669t。

二、支架搭設設計

該橋采用滿堂支架法施工，為避免支架不均勻沉陷，在搭支架前，對已平整的場地進行壓實，壓實后地基承載力應達到200Kpa以上，表面采用10cmC20混凝土硬化加固和防水。

由于AK0+224駟馬互通A匝道橋位于沖溝內，地勢起伏不平，支架搭設前將起伏不平的地方開挖成臺階狀，每級臺階的底部均置于穩定土層或基巖上，表面采用10cmC20混凝土硬化加固和防水。

支架底部連接下旋支撐在100×100mm的方木上，立桿橫向間距為600mm，縱向間距為600mm，步距600mm，縱向方木間距為600mm，采用150×150mm的方木，橫向方木間距為300mm，采用100×100mm的方木。為了增強支架的穩定性，支架縱向連續設置45度剪刀撐，橫向每5米設置一道剪刀撐。并在支架底部設置掃地桿增加支架整體穩定性。

在支架上澆筑箱梁結構時，施工時和卸載后，上部構造要發生一定的下沉和產生一定的撓度。因此，為使上部結構在卸架后能獲滿意的設計規定的外形，須在施工時設置一定數值的預拱度。綜合考慮A匝道橋的各種條件，20m跨橋梁按2.0cm留置施工預拱度，22m跨橋梁按2.2cm留置施工預拱度。

支架搭設后要進行超荷載預壓，以驗證支架搭設的穩定性和沉落值。荷載分二級加載：第一級荷載為65%設計施工荷載，第二級加載為設計施工荷載的65%。加載方式采用砂袋將梁跨橫向分割成段，用較厚的雙層塑料布滿鋪防水，塑料布之間的搭接縫用膠水粘結防止漏水。沉降觀測采用水準儀觀測，在施工點附近選擇合理的位置布置沉降觀測控制點，在施工前和施工后分別測量觀測點與控制點之間的高差，以相應的高差值計算其沉降量。預壓時間不小于7天并且最后七天累積沉降量不大于2mm。

三、滿堂式支架強度及穩定性計算

(一)計算說明：

1、根據“駟馬互通立交A匝道立交橋箱梁一般構造圖”典型斷面圖計算。

2、施工時采用滿堂式碗扣支架，根據碗扣支架使用說明書，支撐立桿的設計允許荷載為：當橫桿豎向步距為1200mm時，每根立桿可承受最大豎直荷載為40kN。

3、支架順橋向立桿間距0.6m，橫橋向立桿間距步置為0.6m。橫桿步距為1.2m。支架上端縱向方木間距為600mm，采用150×150mm的方木，橫向方木間距為300mm，采用100×100mm的方木。

4、支架按容許應力法設計檢算。

（二）取荷載最大的中橫梁處支架進行驗算：

1、中橫梁處砼恒載為：

g1=1.4×26=36.4KN/m2

2、傾倒砼產生沖擊荷載：g2=2KN/m2

3、振搗砼產生荷載：g3=2KN/m2

4、模板荷載：g4=1.5KN/m2

5、施工人員、施工料具運輸堆放荷載：g5=1KN/m2

g=(g1+g2+g3+g4+g5)=42.9KN/m2

6、橫梁驗算：

立桿縱向、橫向間距均為0.6m，因此橫梁的計算跨徑L1=0.6m，間距為0.3m，作用在橫梁上的均布荷載為:

q=g×0.3=42.9×0.3=12.87KN/m

落葉松的順紋彎應力為σ=11Mpa，E=9×103 Mpa，100×100mm方木的截面抵抗矩為：

W=1/6×bh2=1/6×100×1002=1.667×105mm3

I=1/12×bh3=1/12×100×1003=8.333×106mm4

Sm=100×50×25=1.25×105mm3

彎曲應力:σ=q12/（10W）=12.87×6002/(10×1.667×105)

=2.78Mpa＜[σ]=11 Mpa

剪力Q=0.6 q1=0.6×12.87×0.6=4.63 KN

剪應力τ=4.63×103×1.25×105/（100×8.333×106）

=0.695 Mpa＜[τ]=1.7Mpa

撓度:f=q14/（150EI）=12.87×6004/(150×9×103×8.333×106)

=0.148mm＜600/400=1.5mm

橫梁彎曲應力、剪切應力及撓度符合要求。

7、縱梁驗算：

縱梁的計算跨徑L1=0.6m，間距為0.6m，作用在縱梁上荷載近似按均布荷載考慮：

q=g×0.6=42.9×0.6=25.74KN/m

落葉松的順紋彎應力為σ=11Mpa，E=9×103Mpa，150×150mm方木的截面抵抗矩為：

W=1/6×bh2=1/6×150×1502=5.625×105mm3

I=1/12×bh3=1/12×150×1503=4.219×107mm4

Sm=150×75×37.5=4.22×105mm3

彎曲應力:σ=ql2/（10W）=25.74×6002/(10×5.625×105)

=1.65Mpa＜[σ]=11Mpa

剪力Q=0.6 ql=0.6×25.74×0.6=9.27 KN

剪應力τ=9.27×103×4.22×105/（150×4.219×107）

=0.618 Mpa＜[τ]=1.7Mpa

撓度:f=ql4/（150EI）=25.74×6004/(150×9×103×4.219×107)

=0.059mm＜600/400=1.5mm

縱梁彎曲應力、剪切應力及撓度符合要求。

8、立桿受力及穩定性驗算

鋼管外徑48mm，壁厚3.0mm。

I=1.078×105mm4；

A=（π/4）（D2-d2）=424mm2；

i=（I/A）1/2=15.95mm；

長細比λ=L/i=1200/15.95=75；

查《路橋施工計算手冊》附表3-25，λ<[λ]=100；

查《公路橋涵鋼結構及木結構設計規范》得，受壓構件彎曲系數φ1=0.682，A3鋼軸向應力[б] =140MPa。

б=N/（φ1A）=42.9×0.62×103/（0.682×424）

=53.4MPa<[б] =140MPa

立桿受力及穩定性滿足要求。

9、立柱地基承載力驗算

清除表土并分層碾壓后，地基承載力達到200Kpa，在地基上澆筑10cm厚的C25混凝土基礎，在其上鋪設100×100mm的方木，間距600mm。鋼管支架支撐在100×100mm的方木上。

每根立桿承受的重量為：

N=42.9×0.62=15.444KN

б=N/A=15.444/(0.6×（0.1+0.2）)=85.8Kpa<200Kpa

地基承載力滿足施工要求。

結束語

通過以上驗算證明本施工方案的支架布置是滿足施工安全要求的。立桿縱橫向間距選擇為0.6m×0.6m，縱向方木截面尺寸選用150×150mm， 間距為600mm， 橫向方木截面尺寸選用100×100mm， 間距為300mm。

鋼管支架立柱必須墊在100×100mm的方木上，或采取其他擴散壓力的措施。支架搭設后要進行超荷載預壓，以驗證支架搭設的穩定性和沉落值。

我部于2011年10月15日至2011年10月25日順利完成了該橋最高一跨支架的預壓工作，根據《鋼管滿堂支架預壓技術規程》規定，在全部加載完成后的支架預壓監測過程中各監測點最初72h的沉降量平均值小于5mm時，應判定支架預壓合格。駟馬互通立交A匝道現澆箱梁支架預壓數據全部滿足該規定要求，支架最高處為24m，最大沉降量為1/4