厚大體積混凝土的支撐系統

潘鵬飛

（中國能源建設集團 江蘇省電力建設第三工程公司，江蘇 南京 212006）

普通基礎承臺施工，上層鋼筋一般通過支設馬鐙解決支撐問題，但對于厚大體積混凝土結構，因其厚度大（超過3m），馬鐙已無法施工改用滿堂腳手架進行支撐，因澆筑混凝土腳手架會全部埋入基礎中，實際使用費用很大。

1 支撐系統具體工程介紹

在國電諫壁發電廠2×1000MW機組擴建工程鍋爐基礎工程施工過程中通過使用鋼筋鋼管骨架，成功解決此類支撐問題，經濟效益顯著。鍋爐基礎主要工程量：C30砼：13700m3，鋼筋制作安裝：1950t。

鍋爐基礎底板、頂板均設置了鋼筋，底板高度4.75m，需設置施工骨架，考慮底板高度高，骨架的整體穩定性非常重要，為確保施工的安全，采用鋼管鋼筋骨架進行支撐，具體如下：

圖1

骨架上下層采用 φ32 鋼筋，骨架立桿采用 φ48×3.5@1.8m,考慮穩定性,間隔@5.4米設置“八”型剪刀撐，骨架與骨架間距@1.8m,并且骨架與骨架之間設置交叉型剪刀撐,間距@5.4m,具體如圖1、圖2:

圖2

骨架力學計算：

荷載：骨架上層采用的是φ32@150的雙向、雙層鋼筋，局部采用φ32@150的雙向、三層鋼筋，考慮不穩定因素，為保守起見，驗算采用φ32@150 的雙向、三層鋼筋 6.32×7×6=265kg/m2即 2.65kN/m2

恒荷載設計值取：g=2.65×1.2=3.18 kN/m2

活荷載取值主要包括施工中的一些人員（2.5kN/m2）、一些小型工器具（0.5kN/m2）以及在澆筑混凝土時泵管的振動荷載（2kN/m2）等施工荷載。

活荷載設計值取：q=3×1.4=4.2 kN/m2。

荷載總設計值為：3.18+4.2=7.38kN/m2

均布力計算：

每榀骨架承受的力:7.38×2653.66/24=816kN/榀

每榀骨架承受線荷載：q=816/57.3=14.24kN/m(保守起見，取骨架最短長度 57.3m)

采用 φ48×3.5 的鋼管

鋼管的幾何特性：

Q235鋼

長度：L=4290mm

毛截面面積：A=489mm2

截面抗扭慣性矩：I=12.19×104m4

回轉半徑：I=(i/A)1/2=15.78mm

毛截面模量：W=π/32 （D4-d4）/D=5080mm3

骨架立桿驗算

取模型如下：認為每根立桿承受1.8×1.8m 面積上的力。

力學計算簡圖如圖3所示：

圖3

鋼管立桿受力N=7.38×1.8×1.8=24kN

軸心受壓長度修正系數：μ=0.5

計算長度：10=μ H=0.5×4290=2145mm

截面抗扭慣性矩：I=12.19×104m4

回轉半徑：I-（I/A）1/2=15.78mm

長細比：λ=10/i2145/15.78=136

經查表，穩定系數 ψ=0.367

穩定驗算：

σ=N/ψAn=24×103/(0.367×489)=133.7N/mm2＜205N/mm2符合要求

強度驗算:

σ=N/An=24×103/489=49.1N/mm2＜205N/mm2符合要求

骨架橫桿驗算(φ32的鋼筋,間距1800mm)

骨架受力形式簡化為兩段固定受力桿件，如圖4所示：

圖4

支座反力：

RA==RB=q1/2=14.24×1.8/2=12.82Kn

剪力：

V=RA，VB=-RB

彎矩：Mmax=q12/24=14.24×1.82/24=1.92KN.m

撓度：

ωmax=q14/384EI=64×14.24×18004/(384×2.06×105×3.14×324)=2.58mm

抗彎應力驗算：

δ=Mx/rxWx=1.92×106/(1.05×3.14×323)=17.8N/mm2＜25N/mm2符合要求

撓度驗算：

ωmax=2.58mm＜[v]=10mm 符合要求

剪力驗算：

Fv=VS/(Itw)=12.82×103×402.1 ×6.8/(51445 ×32)=21.3N/mm2＜125N/mm2(符合要求)

綜合考慮：考慮到施工的不定荷載及很多不定因素，所以骨架決定橫桿采用螺紋鋼 φ32mm，立桿采用鋼管 φ48×3.5@1800，人字撐采用螺紋鋼32mm@5400，骨架與骨架之間間距@1800,并設剪刀撐,剪刀撐采用32mm@5400。

2 施工中需要注意的問題

1）考慮鋼管與鋼筋對接的接觸面不是很大，因此在制作骨架時，做坡口焊，需將鋼管割成圓弧形，將φ32鋼筋陷在鋼管內，然后再進行焊接，焊接時必須保證焊縫高度確保焊接質量。

2）為保證骨架的穩定性，一方面在桁架與桁架之間及時焊接連接鋼筋；另一方面，在鋼管立桿上點焊固定溫度筋，保證骨架整體穩定性防止立桿屈曲。

3 結論

1）本方法使用鋼管作為支撐系統立桿，強度及穩定性有保證。

2）使用設計主筋作為骨架的上下層筋，既保證了結構設計鋼筋規格與數量，也保證了上層鋼筋承載要求的滿足，經濟效益明顯。