拱橋模板支架架設及驗算

黎龍鳳　徐長清

(高郵市水利局， 江蘇 高郵　225600)

拱橋模板支架架設及驗算

黎龍鳳徐長清

(高郵市水利局， 江蘇 高郵225600)

【摘要】本文對高郵市清水潭濕地旅游度假區拱橋模板架設進行驗證計算，分別從線荷載設計、集中荷載設計、抗壓強度、受壓截面最大毛截面抵抗距等方面進行驗算，其驗算結果可為相關工程施工提供一些經驗。

【關鍵詞】拱橋; 支架架設及驗算; 荷載組合

1工程概況

高郵市清水潭濕地旅游度假區東入口主干路新建橋梁工程，設計橋長28m，橋寬12.5m，系一座3孔連續鋼筋混凝土現澆拱橋，拱軸線線形采用圓弧形；孔拱板凈跨徑中孔為780cm、邊孔為590cm，矢跨比為1/2；中跨拱圈厚度40cm，邊跨拱圈厚度35cm，采用C30混凝土澆注成型。下部結構橋墩、臺均采用剛性擴大基礎。采用天然地基基礎，地基承載力為150kPa。

下面將為該拱橋施工模板及支架的架設進行計算驗證。

2滿布式支架架設及驗算

2.1荷載標準值及分項系數(見表1)

表1　荷載標準值及分項系數

2.2　荷載組合(見表2)

2.3　材料計算參數(見表3)

2.4拱板模板計算

模板面板采用15cm高強度多層板：E=4.5×103N/mm2，[σ]=14.84N/mm2；

板底主龍骨采用φ48×3.2鋼管；

次龍骨采用50mm×100mm方木，E=9000N/mm2，[σ]=13N/mm2；[τ]=1.4N/mm2。

2.4.1荷載計算

a.模板及支架自重標準值： 0.35kN/m2

b.混凝土標準值： 24kN/m3

c.鋼筋自重標準值： 1.648kN/m3

d.施工人員及設備荷載標準值： 2.5kN/m2(集中荷載P=2.5kN)

2.4.2計算次龍骨間距(驗算面模板承載能力、剛度)

承載能力驗算荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取2.5kN/m2)；

荷載標準值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2；

單位寬面板可視為梁，次龍骨作為梁支點按三跨連續梁考慮，取寬度1.0m，高度0.15m；

彎距：Mmax=0.117ql2；

撓度：Umax=0.990ql4/(100EI)(按最不利組合)。

a.線荷載設計值：q1=F1×1.0=19.31kN/m2×1.0m=19.31kN/m

按面板抗彎承載力要求：Mmax=0.117ql2=[σW]=fwbh2/6

0.117×19.31×l2=[σ]/6bh2

l=[(1/6×14.84×1000×152)/(0.117×19.31)]0.5=496mm

按面板剛度要求，最大變形為模板結構的1/400

剛度驗算荷載組合： ①+②+③

荷載標準值：F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

q2=F2×1.0=15.81kN/m2×1.0m=15.81kN/m

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

Umax=0.990ql4/(100EI)=l/400

l′=[(100×4.5×103×2.81×105)/(15.81kN/m×0.990×400)]1/3=272mm

按抗彎承載力，剛度要求取最小值，次龍骨間距區150mm

可滿足要求。

b.集中荷載設計值： (集中荷載P=2.5kN)

承載能力驗算荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取2.5kN/m2)

荷載標準值：F1=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+2.5×1.4=19.31kN/m2

W=bh2/6=1000×152/6=37500mm3

按面板剛度要求，最大變形為模板結構的1/400

剛度驗算荷載組合： ①+②+③

荷載標準值：F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

P=2500+15.81×0.15×1.0=4871.5N

I=bh3/12=1000×153/12=2.81×105mm4

Umax=1.615Pl3/(100EI)=l/400

l′=[(100×4.5×103×2.81×105)/(1.615×4871.5×400)]1/2=200.5mm

按抗彎承載力，剛度要求次龍骨間距區150mm

可滿足要求。

2.4.3計算主龍骨(鋼管橫桿)承載能力、剛度(主龍骨支撐間距1000mm)

立桿作為主龍骨梁支點按三跨連續梁考慮，梁寬取1000mm。

彎距：Mmax=0.101ql2；

撓度：Umax=0.99ql4/(100EI)。

承載能力驗算荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取1.5kN/m2)

荷載標準值：F3=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2+1.5×1.4=17.91kN/m2

線荷載設計值：q5=F4×0.8=17.91×1.0=17.91kN/m

Mmax=0.101q5l2=[σ]Wn

Wn=4250mm3(φ48×3.2鋼管)

0.101×17.91×l2=[σ]Wn

l=[(205×4250)/(0.101×17.91)]0.5=694mm

按次龍骨剛度要求，最大變形為模板結構的1/400

剛度驗算荷載組合： ①+②+③

F2=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2=15.81kN/m2

線荷載設計值：q3=F2×0.8=15.81×1.0=15.81kN/m

Umax=0.990ql4/(100EI)=l/400E=2.06×105N/mm2

Ix=1.02×105mm4(φ48×3.2鋼管)

l′=[(100×2.06×105×1.02×105)/(15.81×0.990×250)]1/3=812.8mm

按抗彎承載力，剛度要求最小值，主龍骨間距區800mm

可滿足要求。

2.4.4支撐用φ48×3.2鋼管，間距最大為1.0m×1.0m，水平桿步距不大于1.2m，支撐桿有效面積為450.2mm2

a.抗壓強度驗算： 荷載組合： ①+②+③+④(均布荷載取1.0kN/m2)

F4=(0.35+24×0.5+1.648×0.5)×1.2 +1.0×1.4=17.21kN/m2

N=17.21kN/m2×1.0×1.0=17.21kN (單根立桿承載面積)

[N]=Af=450.2×205=92.28kN>17.21kN

滿足要求。

b.穩定驗算： 作用力偏心e=48/2mm計算

Ix=π(D4-d4)/64=π(484-41.64)/64=3.6×105mm4

ix=(Ix/A)1/2=(3.6×105/450.2)1/2=8.9mm

l0=h+2a=1200+2×150=1500

λx=l0/ix=1500/8.9=168.54<[λ]=210

查Q235，a類截面軸壓穩定系數φx=0.423

初始偏心彎距Mx=N×e=17.21×103×24=4.13×105N·mm

截面塑性發展系數rx=1.15; 等效彎距系數βmx=1.0

受壓截面最大毛截面抵抗距Wix=Ix/(D/2)=1.02×105/(48/2)=4250mm3

N/φxA+βmxMx/rxWix[1-0.8(N/Nex) ]=17210/(0.423×450.2)+1.0×2.64×105/1.15×4250×(1-0.8×0.15)=90.37 +61.38=151.75N/mm2<205 N/mm2

可滿足要求。

3計算結論

通過驗證計算，清水潭濕地旅游度假區拱橋施工時需支護的拱架尺寸及主材用量為：

a.立桿順橋向間距為100cm。

b.立桿橫橋向間距為100cm。

c.橫桿步距為100cm，順橋安裝。

4結語

高郵市清水潭濕地旅游度假區東入口主干路新建拱橋于2013年12月12日開工，2014年3月25日竣工，已順利通過驗收并試通車。本文對拱橋的支護架設進行的驗證計算，對支護方式進行介紹，希望能給其他類似工程提供一些經驗。

參考文獻

[1]JTJ 024—85公路橋涵地基與基礎設計規范[S].北京：人民交通出版社，1998.

[2]SL 191—2008水工混凝土結構設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2009.

[3]JGJ 162—2008建筑模板施工安全技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2008.

中圖分類號：TU755.2

文獻標志碼：A

文章編號：1005-4774(2015)04-0022-03

Erection and calculation of arch template bracket

LI Longfeng, XU Changqing

(GaoyouWaterConservancyBureau,Gaoyou225600,China)

Abstract：In the paper, arch template erection in Qingshuitan Wetland Holiday Resort in Gaoyou is checked and calculated. It is calculated respectively from the aspects of line load design, concentrated load design, compressive strength, the largest cross-sectional area resistance distance of compressed section, etc. The checking results can provide certain experience for constructing related projects.

Key words：arch; bracket erection and calculation; load combination