鐵路客專現(xiàn)澆連續(xù)梁碗扣滿堂支架的設計及檢算

趙振華 ZHAO Zhen-hua

（中鐵十七局集團第一工程有限公司，太原 030032）

（CR 17BG NO.1 Engineering Co.，Ltd.，Taiyuan 030032，China）

鐵路客專現(xiàn)澆連續(xù)梁碗扣滿堂支架的設計及檢算

趙振華 ZHAO Zhen-hua

（中鐵十七局集團第一工程有限公司，太原 030032）

（CR 17BG NO.1 Engineering Co.，Ltd.，Taiyuan 030032，China）

本文詳細介紹成渝客運專線梁灘河特大橋預應力混凝土連續(xù)梁現(xiàn)澆施工中碗扣滿堂支架的設計及檢算，為類似工程施工提供參考。

連續(xù)梁；滿堂支架；設計；檢算

1 工程概況

中鐵十七局集團成渝客專CYSG-6標項目經(jīng)理部一分部工程范圍內(nèi)梁灘河特大橋按行車速度350km/h客運專線、橋面鋪設CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道設計，采用球型鋼支座。橋位處地震動峰值加速度為0.05g，地震反應譜特征周期為 0.35s。其中65#墩～72#墩采用（32+5×32.7+32）m連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，72#墩～75#墩采用（32+32.7+32）m連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，均采用碗扣式滿堂支架整體澆筑施工。

梁體構(gòu)造均為單箱單室、等高度、變截面箱梁，梁高3m，底板、腹板、頂板最大厚度均為60cm。7跨變寬連續(xù)梁箱梁頂板寬6～9m，底寬3.1～6.1m；3跨變寬連續(xù)梁箱梁頂板寬9～11.4m，底寬6.1～7.1m；單線連續(xù)梁梁體箱梁頂板寬599cm，底寬340cm。

梁體混凝土等級為C55，封錨采用強度等級為C55的收縮補償混凝土，后澆部分防護墻混凝土強度等級為C40。

2 碗扣式滿堂支架設計

碗扣式滿堂支架體系由支架基礎(chǔ)、Φ48×3.5mm碗扣立桿、橫桿、斜撐桿、可調(diào)節(jié)頂托、底墊木、橫向分配梁、方木縱向分配梁等組成；模板系統(tǒng)由側(cè)模、底模、內(nèi)模、端模等組成。

模板：內(nèi)外模均采用2cm厚竹膠板，背楞采用10cm×10cm方木或10cm×15cm方木，10cm×10cm方木間距為40cm，10cm×15cm方木間距為60cm；

橫向分配梁：I12cm工字鋼布置在支架頂托上，間距60cm；

縱向分配梁：15cm×15cm方木布置在橫向分配梁上，間距40cm；

內(nèi)模支架：扣件式鋼管支架，橫向間距90cm，縱向間距60cm，步距90cm；

基礎(chǔ)：15cm×15cm方木橫向布置+處理地基。

力學傳遞程序：現(xiàn)澆箱梁混凝土→底模板→縱向分配梁→橫向分配梁→碗扣式腳手架→15cm×15cm方木→處理地基。

根據(jù)箱梁施工技術(shù)要求、荷載重量、荷載分布情況、地基承載力情況等技術(shù)指標，每孔箱梁支架立桿布置：縱橋向間距為60cm，橫橋向間距腹板范圍內(nèi)為60cm，其余為90cm，立桿步距為60cm。支架在橋縱向設置剪刀撐，支架兩端的縱、橫桿系通過墊木牢固支撐在橋墩上，立桿頂部安裝可調(diào)節(jié)頂托，立桿底部支立在底托上，底托安置在支架基礎(chǔ)上的木墊板上，以確保地基均衡受力。

圖1 支架布置圖

3 支架結(jié)構(gòu)檢算

考慮箱梁施工時的最大荷載，以右線單線預應力混凝土連續(xù)梁腹板厚度最大處箱梁截面為計算對象具有代表性，其計算結(jié)果可作為連續(xù)梁支架計算的結(jié)果。

3.1 荷載分析計算

3.1.1 箱梁荷載 偏于安全考慮，腹板厚度按照60cm計算，驗算時假設60cm范圍內(nèi)混凝土產(chǎn)生的荷載全部由支架承擔，混凝土容重取26kN/m3，超重系數(shù)取1.05，梁高為 3m，所以 q1=26.5kN/m3×3×1.05=83.48kN/m2。

3.1.2 模板荷載 模板采用2cm厚竹膠板，所以計算60cm范圍內(nèi)只有底模，模板荷載按q2=0.2kN/m2計算。

3.1.3 施工荷載 因施工時面積分布廣，需要人員及機械設備不多，取q3=1.0kN/m2（施工中嚴格控制其載重量）。

3.1.4 碗扣腳手架及分配梁荷載 取q4=1.5（鋼管）+0.24（I12 工字鋼）+0.4（方木）=2.14kN/m2。

3.1.5 水平模板的砼振搗荷載 取q5=2kN/m2。

3.2 滿堂支架受力計算 Φ48×3.5mm鋼管截面特性見表1。

表1

立桿承載性能見表2。

表2

3.2.1 腹板位置立桿計算

最大分布荷載：q=q1+q2+q3+q4+q5=83.48+0.2+1+2.14+2=88.82kN/m2；

碗扣立桿分布60cm×60cm，則單根立桿受力為：

N=0.6×0.6×88.82=31.98kN＜[N]=40kN；

3.2.2 支架立桿穩(wěn)定性驗算

碗扣式滿堂支架是組裝構(gòu)件，一般單根立桿在承載允許范圍內(nèi)就不會失穩(wěn)，為此以軸心受壓的單根立桿進行驗算：

長細比λ=l/i=80/1.58=50.63（立桿步距按頂托調(diào)節(jié)到最大時80cm計算）；

由《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》查得軸心受壓桿件的穩(wěn)定系數(shù)ψ=0.849；

f=N/(ψA)=31.98kN/0.849/(4.89×102)mm2=77.03MPa＜[f]=205MPa；

3.2.3 地基承載力計算

地基承載力按照縱向60cm范圍內(nèi)所有荷載平均作用于橫向布置的15cm×15cm底墊木上，箱梁截面按腹板厚60cm、底板厚60cm、頂板厚60cm、頂寬6m、底寬3.1m計算。

混凝土產(chǎn)生的壓力為 N1=7.5m2×0.6m×26.5kN/m3×1.05=125.21kN；

竹膠板模板及方木背楞產(chǎn)生的壓力按N2=10kN計算；

碗扣腳手架及分配梁荷載產(chǎn)生的壓力N3=2.14kN/m2×0.6×6=7.7kN；

施工荷載產(chǎn)生的壓力N4=1kN/m2×0.6×6=3.6kN

砼振搗荷載產(chǎn)生的壓力N5=2kN/m2×0.6×6=7.2kN；

地基承載力應大于 (N1+N2+N3+N4+N5)/(0.15×6)=171kPa，考慮支架坐落于經(jīng)過處理的地基上，地基承載力滿足要求。

3.2.4 縱向分配梁方木強度和剛度驗算

支架中縱向分配梁采用15cm×15cm方木，驗算時按照單跨梁（跨度l=0.6m）計算。故單根單跨縱向方木受力均布荷載

q=（q1+q2+q3+q5）×0.4=35.03kN/m；

最大彎矩：Mmax=ql2/8=35.03×0.62/8=1.58kN·m；

彎曲強度：σ=Mmax/W=6Mmax/(bh2)=6×1.58/0.153=2.81M Pa＜12 MPa（松木容許應力）滿足要求；

最大撓度：fmax=5ql4/(384EI)=5×35.03×0.64/[384×9000×106×(1/12)×0.154]=0.16mm＜600/500=1.2mm

3.2.5 橫向分配梁I12cm工字鋼的強度和剛度驗算

支架中橫向分配梁采用I12cm工字鋼，驗算時按照單跨梁（跨度l=0.6m）計算。故最不利荷載為15cm×15cm方木縱向分配梁所傳遞集中力F作用在跨中位置。

F=N=31.98kN

最大彎矩：Mmax=Fl/4=31.98×0.6/4=4.80kN·m

彎曲強度：σ=Mmax/W=4.80kN·m/(77×10-6m3)=62.34MPa＜[σ]=205MPa

最大撓度：fmax=Fl3/48EI=31.98×103N×(0.6m)3/(48×206×109N/m2×488×10-8m4)=0.14mm＜[f]=l/250=2.4mm

3.2.6 橫桿穩(wěn)定性驗算

橫桿兩端鉸接，正常工作狀態(tài)下水平推力為零，只在施工時承擔部分施工荷載及自身重力，此處以0.9米橫向桿進行驗算。

q=q人+q自重=1000+38.4×0.9=1035N；

按橫桿正中受集中荷載這一最不利情況進行驗算：

Mmax=Fl/4=1035×0.9/4=0.233kN·m；

彎曲強度：

σ=Mmax/W=0.233kN·m/(5.078×10-6m3)=45.88MPa＜[σ]=205MPa。

3.3 計算結(jié)論 通過對滿堂式支架的計算，得出以下結(jié)論：立桿、橫桿的強度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求；基礎(chǔ)承載力滿足要求；分配梁的強度、剛度和穩(wěn)定性滿足要求。

綜上所述，連續(xù)梁滿堂支架桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性均滿足施工要求。

4 施工注意事項

4.1 在施工過程中，應注意支架的安裝精度，防止出現(xiàn)傾斜和高低不一的情況，保證支架在同一面內(nèi)受力和受力均勻。

4.2 結(jié)構(gòu)變形有彈性變形和非彈性變形，澆筑前應進行支架預壓，盡量減小各類非彈性變形。

4.3 支架應保持整體性和整體穩(wěn)定性，特別是支架高度較高時，應加強其整體性和穩(wěn)定性，應加寬支架和增加有利于整體性和穩(wěn)定性的桿件。

5 結(jié)束語

梁灘河雙線特大橋七跨連續(xù)梁于2013年11月8日順利澆筑完成，為成渝全線首個七跨一次性澆筑現(xiàn)澆梁，也是最長跨度連續(xù)梁，為全線順利架梁提供了保障，同時也是碗扣滿堂支架在鐵路客專現(xiàn)澆連續(xù)梁施工的成功應用。

[1]周水興，何兆益，鄒毅松等.路橋施工計算手冊[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]杜榮軍.混凝土工程模板與支架技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[3]JGJ 130-2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.

Design and Test of Buckles Bowl Full Scaffold of Passenger Railway Cast-in-place Continuous Beam

This paper mainly introduces the design and test of buckles bowl full scaffold of cast-in-place continuous beam of Chengdu to Chongqing passenger dedicated line,to provide a reference for similar construction.

continuous beam；full scaffold；design；test

趙振華（1982-），男，山西陽泉人，畢業(yè)于石家莊鐵道大學，工程師，工學學士，研究方向為工程技術(shù)。

U415.6

A

1006-4311（2014）11-0135-02