基于箱梁碗扣式滿堂支架的載荷及承載力計算探討

袁濤

（蘭州市政建設集團有限責任公司，甘肅　蘭州　730030）

基于箱梁碗扣式滿堂支架的載荷及承載力計算探討

袁濤

（蘭州市政建設集團有限責任公司，甘肅蘭州730030）

滿堂支架是以多支點分散荷載的方式傳向地基，廣泛應用于橋梁結構施工過程中。如支架在設計、施工過程中出現問題導致支架過早破壞，會嚴重影響橋梁的正常施工進度。介紹滿堂支架的結構形式、工程背景，依據相關國家規范和施工設計要求，結合某輔道橋橋梁工程實例，進行了滿堂支架的載荷分析、強度及剛度驗算。

箱梁碗扣式；滿堂支架；載荷；承載力

0　引言

為了滿足我國基礎設施建設需要和經濟發展的要求，新建道路橋梁工期大都緊張，而滿堂支架施工方法具有施工工期短、搭設拆裝簡便、容易控制施工量和線形等特點，廣泛應用于城市橋梁建設中。因此滿堂支架設計及驗算是箱梁澆筑施工前進行的一項重要技術工作，直接影響箱梁施工質量、進度及成本。同時，滿堂支架上的預應力箱梁梁段后張拉過程中，會引起荷載重新分布，這對滿堂支架的設計、穩定性、強度等提出更高的要求，有必要在施工前做精確的計算以保證施工安全和工程的質量。目前，我國尚未制定滿堂支架設計和施工的技術規范，設計施工僅參考相關的技術規范和標準，設計資料僅需現澆箱梁采取滿堂支架施工，未涉及詳細的設計及驗算資料，具體計算工作由施工單位完成［1，2］。本文結合某輔道橋橋梁工程實際，依據相關國家規范和施工設計要求，進行了載荷分析及滿堂支架強度、剛度驗算。

1　滿堂支架簡介

滿堂支架設計對象主要包括模板、支架、地基和基礎四個方面，滿堂支架位于現澆預應力箱梁下部，支架結構主要承受來自上部傳遞下來的壓力荷載。對于因受壓、受彎和受剪等存在受壓區的構件，如果在技術上處理不當，就可能使鋼結構出現整體失穩或者局部失穩的情況。失穩前的結構物變形可能是很微小的，突然失穩使結構物的幾何變形急劇改變而導致結構物完全喪失抵抗力，以致整體塌落。

2　工程背景

某輔道橋橋梁采用一聯（27+40+27）m預應力混凝土箱型連續梁和一聯（20+20）m鋼筋混凝土箱型連續梁，箱梁結構形式為單箱雙室，變高度、變截面結構，梁高1.4 m。箱梁截面尺寸：箱型梁頂寬7.7 m，底寬4.9 m，直腹板，箱型梁翼緣板懸臂長度1.4 m，懸臂端部厚0.15 m，懸臂根部厚0.4 m；頂板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，底板厚0.25 m，箱梁端部及中跨支點設橫隔梁；端橫梁厚1.0 m，中橫隔梁厚1.0 m，另外在每跨跨中設厚0.3 m的橫隔板。

3　載荷分析

采用等截面等跨度連續梁的力的疊加原理進行計算，具體計算過程如下：

（1）支座位置梁高為2.5 m，只對4.9 m寬主箱梁進行計算。鋼筋混凝土取26 kN/m3，荷載分項系數取1.2；F1=（4.9×2.5×1×26×1.2）/（4.9×1）=78 kN/m2。

（2）距橋墩中心6 m處梁高2.08 m，頂板厚0.25 m，底板厚0.25 m，腹板厚0.4 m，腹板頂部三角塊為0.6 m×0.2 m，腹板底部三角塊為0.2 m×0.2 m，只對4.9 m寬主箱梁進行計算，F2=24.67 kN/m2。

（3）導管及振動棒的沖擊力。導管：荷載取2 kN/m2，分項系數取1.4，F3=2×1.4=2.8 kN/m2；振動棒：荷載取2 kN/m2，分項系數取1.4，F4=2×1.4=2.8 kN/m2。

（4）模板、連接件及橫楞。荷載取0.75 kN/m2，分項系數取1.2，F5=0.75×1.2=0.9 kN/m2。

4　滿堂支架承載力計算

4.1橋墩中心兩側6 m范圍處滿堂架計算

（1）強度驗算

每根方木 q（均布荷載）=Fa=32.57×0.9= 29.31 N/mm，按照支點處彎矩進行計算［3］。

Mma（x彎矩）=0.1qI2=0.1×29.31×9002=2.37× 106N·mm。

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（2.37×106）/（5.63×105）= 4.21 N/mm2。

方木按紅松木計，其容許順紋彎應力：

［δ］=12N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）剛度驗算

IX（截面慣性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，紅松木的彈性模量E=9×103MP。

ωma（x最大撓度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 29.31×9004）/（100×9×103×4.22×107）=0.34 mm。容許撓度［ω］=900/400=2.25 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。撓度驗算時應疊加上集中力產生的撓度。

（3）滿堂支架

N＜［N］，符合要求。

4.2橋墩中心兩側6 m范圍內

（1）強度驗算

每根方木q（均布荷載）=Fa=85.9×0.45=38.655 N/mm，按照支點處彎矩進行計算［4］。

Mma（x彎矩）=0.1qI2=0.1×38.655×4502=7.83× 105N·mm

W（X截面抵抗矩）=a3/6=1503/6=5.63×105mm3

δmax=Mmax/Wx=（7.83×10）5（/5.63×10）5=1.39 N/mm2

方木按紅松木計，其容許順紋彎應力：

［δ］=12 N/mm2

δmax＜［δ］=12 N/mm2，符合要求。

（2）剛度驗算

I（X截面慣性矩）=a4/12=1504/12=4.22×107mm4，紅松木的彈性模量E=9×103MP。

ωmax（最大撓度）=0.677×qb4/100EIX=（0.677× 38.655×450）4（/100×9×103×4.22×10）7=0.028 mm。容許撓度［ω］=450/400=1.13 mm，ωmax＜［ω］，符合要求。

（3）滿堂支架。

在支架設計計算過程中，應考慮張拉預應力對滿堂支架的受力影響，應對支架兩端采取相應的加固措施以保證安全施工。

5　結語

滿堂支架法在橋梁建設施工中應用廣泛，碗扣式滿堂支架的載荷分析及承載力計算在橋梁安全施工過程顯得尤為重要。本文介紹了滿堂支架的結構形式、工程背景。依據相關國家規范和施工設計要求，對碗扣式滿堂支架進行了載荷分析及強度、剛度驗算，采用合理的計算方法和結構配置形式以保證橋梁結構的施工安全及質量。

［1］李雄斌.現澆箱梁滿堂支架設計與計算探討 ［J］.公路與汽運，2011（3）：159-161.

［2］TJ166-2008，建設施工碗扣式腳手架安全技術規范［S］.

［3］黃小清，曾慶敦.工程結構力學［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［4］毛瑞詳，程翔云.公路橋涵設計手冊:基本資料［M］.北京：人民交通出版社，2003.

U445

B

1009-7716（2016）06-0232-02

2016-01-18

袁濤（1976-），男，甘肅蘭州人，高級工程師，項目經理，從事市政項目管理工作。